La présente invention concerne une pièce en matière plastique mise en œuvre lors de la fabrication d'un becquet ou d'une baguette de porte d'un véhicule automobile.

L'invention concerne également un becquet ou une baguette de porte de véhicule automobile formé par l'assemblage d'une telle première pièce en matière plastique et d'une deuxième pièce en matière plastique, l'assemblage étant réalisé par un procédé de soudage par vibration.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un becquet ou d'une baguette de porte d'un véhicule automobile.

Les véhicules automobiles actuels sont généralement équipés d'un élément de carrosserie de type becquet rapporté au-dessus du hayon du véhicule et destiné à améliorer les performances aérodynamiques et l'esthétique du véhicule.

En vue de diminuer leur coût de fabrication et leur poids, ces becquets sont de plus en plus souvent constitués de matériaux thermoplastiques, en particulier en polypropylène contenant entre 20 % et 30 % de charges minérales. Ils sont formés en général par l'assemblage d'une peau supérieure et d'une doublure inférieure. Cet assemblage peut être réalisé par collage, par soudage par ultrason, ou plus récemment par soudage par vibration. Les procédés par collage et par soudage par ultrason étant plus complexes et plus longs à mettre en œuvre, le procédé par soudage par vibration est actuellement privilégié. Ce procédé consiste notamment à mettre en contact la peau du becquet avec la doublure du becquet au niveau d'une ou plusieurs zones de contact, puis à les faire se frotter dans un plan de joint en créant un mouvement alternatif d'une pièce sur l'autre dans le sens de la longueur de la pièce, tout en les maintenant sous pression. Dans la ou les zones de contact, un échauffement s'opère qui produit une fonte de la matière lorsque la température dépasse la température de fusion du ou des matériaux constitutifs de la peau et/ou de la doublure. Les deux pièces vont ensuite se rapprocher progressivement jusqu'à l'obtention de l'assemblage final. Les vibrations s'arrêtent et l'interface de liaison entre la peau et la doublure se solidifie peu à peu au fur et à mesure de son refroidissement.

Ce procédé de soudage par vibration peut toutefois présenter plusieurs inconvénients. L'un des inconvénients est l'apparition possible de bosses et de déformations sur la peau du becquet à l'endroit où la peau et la doublure sont en contact. Un autre inconvénient est la faible tenue en arrachement de l'assemblage formé, notamment dans le cas où le matériau constitutif de la peau et de la doublure est à base de polypropylène avec un taux de charges de 20 à 30 %. En effet, la présence de charges diminue la quantité de matière thermoplastique soudée, et, par conséquent, la résistance mécanique de la soudure. Par ailleurs, lors du frottement des deux pièces, de la poussière, générée du fait de la présence de charges minérales dans le matériau constitutif du becquet, ou des résidus de soudure peuvent se déposer sur la peau du becquet, ce qui peut gêner ensuite une opération postérieure de peinture de ladite peau. Ces particules gênantes peuvent être présentes dans des zones peu accessibles du becquet et être ensuite libérées lors du processus de peinture. Ces particules peuvent ainsi générer des défauts de type grain à la surface de la peau du becquet lors de la mise en peinture.

Les mêmes problématiques se posent également pour la fabrication des baguettes de porte d'un véhicule automobile.

L'invention vise donc à résoudre les problèmes susmentionnés.

A cet effet, l'invention a pour objet une pièce en matière plastique mise en œuvre lors de la fabrication d'un becquet ou d'une baguette de porte d'un véhicule automobile, ladite pièce comprenant au moins une paroi destinée à être soudée par vibration à une autre pièce constitutive du becquet ou de la baguette de porte, caractérisée en ce que ladite paroi est équipée d'au moins un réseau de picots en relief destinés à former une zone de soudure, lesdits picots possédant une forme sensiblement identique, constituée d'une base cylindrique et d'une extrémité conique, ledit réseau comprenant une pluralité de lignes de picots s'étendant selon une première direction, les picots de deux lignes adjacentes étant disposés en quinconce, et en ce que les picots sont répartis uniformément dans le réseau, la densité surfacique des picots dans le réseau étant comprise entre 0,08 picots/mm2 et 0,12 picots/mm2, et, de préférence, comprise entre 0,10 picots/mm2 et 0,11 picots/mm2.

Ainsi configurée, la pièce en matière plastique pourra être soudée par vibration à une autre partie constitutive d'un becquet ou d'une baguette de porte par l'intermédiaire des picots en relief formés sur une de ses parois. La répartition spécifique des picots en relief est par ailleurs configurée pour améliorer les résistances en arrachement et en pelage du becquet ou de la baguette de porte ainsi formé.

La pièce de l'invention pourra également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- les picots sont espacés de manière régulière dans chacune des lignes, l'écart entre deux picots adjacents dans chacune des lignes étant sensiblement égal au double du diamètre de la base cylindrique d'un picot, l'écart étant mesuré entre les sommets des extrémités coniques desdits picots adjacents.

- les lignes sont espacées de manière régulière selon une deuxième direction perpendiculaire à la première direction, l'écart entre deux lignes adjacentes étant sensiblement égal au diamètre de la base cylindrique d'un picot, l'écart étant mesuré entre les droites joignant les sommets des extrémités coniques des picots desdites lignes adjacentes.

- les picots possèdent une hauteur totale sensiblement égale au diamètre de leur base cylindrique.

- deux picots adjacents d'une des lignes définissent, avec le picot le plus proche d'une ligne adjacente, une structure triangulaire, dans laquelle l'angle formé entre les droites joignant respectivement les sommets des extrémités coniques desdits picots adjacents au sommet de l'extrémité conique dudit picot le plus proche est compris entre 80° et 100°, et, de préférence, est égal à 90°.

- l'angle au sommet de l'extrémité conique des picots est compris entre 100° et 135°, et, de préférence, est compris entre 115° et 120°, et, de préférence encore, est égal à 118°.

- le diamètre de la base cylindrique des picots est compris entre 1,70 mm et 2,70 mm, et, de préférence, est compris entre 2,10 mm et 2,30 mm, et, de préférence encore, est égal à 2,20 mm.

- le réseau comprend entre 2 et 5 lignes de picots.

L'invention concerne également un becquet ou une baguette de porte de véhicule automobile formé par l'assemblage d'une première pièce en matière plastique telle que décrite ci-dessus et d'une deuxième pièce en matière plastique, l'assemblage étant réalisé par un procédé de soudage par vibration, ledit becquet comprenant au moins une interface de liaison entre la première pièce et la deuxième pièce, caractérisé en ce que l'interface de liaison est formée d'un réseau de plots de forme sensiblement cylindrique, ledit réseau comprenant une pluralité de lignes de plots s'étendant selon une première direction, les plots de deux lignes adjacentes étant disposés en quinconce, en ce que les plots sont répartis uniformément dans le réseau, la densité surfacique des plots dans le réseau étant comprise entre 0,08 plot/mm2 et 0,12 plot/mm2, et, de préférence, comprise entre 0,10 plot/mm2 et 0,11 plot/mm2, et en ce que les plots possèdent une hauteur, telle que mesurée dans une direction parallèle à l'axe des plots, comprise entre 0,85 mm et 1,15 mm, et, de préférence, comprise entre 0,9 mm et 1,10 mm, et, de préférence encore, égale à 1,0 mm. Le becquet ou la baguette de porte de l'invention pourra également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- le volume séparant les plots contient une structure filamentaire formée lors du procédé de soudage par vibration, le rapport entre le volume occupé par la structure filamentaire et le volume total disponible entre les plots est compris entre 0,35 et 0,45.

- les plots sont espacés de manière régulière dans chacune des lignes, l'écart entre deux plots adjacents dans chacune des lignes étant sensiblement égal au double du diamètre d'un plot, l'écart étant mesuré entre les axes desdits plots adjacents.

- les lignes sont espacées de manière régulière selon une deuxième direction perpendiculaire à la première direction, l'écart entre deux lignes adjacentes étant sensiblement égal au diamètre d'un plot, l'écart étant mesuré entre les droites joignant les axes des plots desdites lignes adjacentes.

- deux plots adjacents d'une des lignes définissent, avec le plot le plus proche d'une ligne adjacente, une structure triangulaire, dans laquelle l'angle formé entre les droites joignant respectivement les axes desdits plots adjacents à l'axe dudit plot le plus proche est compris entre 80° et 100°, et, de préférence, est égal à 90°.

- le diamètre des plots est compris entre 1,70 mm et 2,70 mm, et, de préférence, est compris entre 2,10 mm et 2,30 mm, et, de préférence encore, est égal à 2,20 mm.

- le réseau comprend entre 2 et 5 lignes de plots.

- la première pièce forme un élément de structure interne et la deuxième pièce forme un élément de structure externe destiné à être visible depuis l'extérieur du véhicule automobile.

- la première pièce et la deuxième pièce sont constitués d'un matériau du type polypropylène contenant entre 20 % et 30 % de charges minérales.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un becquet ou d'une baguette de porte d'un véhicule automobile, comprenant les étapes suivantes

- Fourniture d'une première pièce en matière plastique telle que décrite ci-dessus;

- Fourniture d'une deuxième pièce en matière plastique ;

- Mise en contact des première et deuxième pièces au niveau d'une ou plusieurs zones de soudure définies par un ou plusieurs réseaux de picots en relief de la première pièce; - Déplacement relatif de la première pièce par rapport à la deuxième pièce, tout en maintenant lesdites pièces sous pression.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront clairement de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

[Fig. 1] est une vue en perspective d'un becquet selon l'invention ;

[Fig. 2] est une vue en perspective de la doublure du becquet représenté sur la figure 1 ;

[Fig. 3] est une vue en coupe transversale selon le plan de coupe lll-lll représenté sur la figure 1 ;

[Fig. 4] est une vue de face, agrandie d'une zone de soudure formée sur la doublure de la figure 2 ;

[Fig. 5] est une vue en coupe transversale selon le plan de coupe V-V représenté sur la figure 1 ;

[Fig. 6] est un diagramme illustrant l'évolution du taux volumique de la structure filamentaire dans l'espace disponible entre les plots dans les zones soudées du becquet en fonction de la densité surfacique des plots et, ce, pour plusieurs valeurs de hauteur desdits plots.

Dans la suite de cette description, et en référence au repère cartésien XYZ représenté sur la figure 1, il sera utilisé les termes de « direction longitudinale » pour une direction selon l'axe X, de « direction transversale » pour une direction selon l'axe Y et de « direction verticale » pour une direction selon l'axe Z. Par ailleurs, par convention, le terme « avant » sera utilisé pour indiquer une orientation dirigée vers l'avant du véhicule et le terme « arrière » sera utilisé pour indiquer une orientation dirigée vers l'arrière du véhicule.

En référence à la figure 1, il est représenté un becquet 1 en forme d'aile configuré pour être fixé sur le hayon d'un véhicule automobile, au-dessus de la lunette arrière. Comme représenté sur les figures 1 et 3, le becquet 1 comprend un élément externe 2 destiné à être visible de l'extérieur et un élément interne 3 supportant ledit élément externe 2. L'élément interne 3, sensiblement plan, possède une face visible 31 destinée à faire face au pavillon du véhicule et à être connectée à celui-ci au moyen de brides 6. La face 32 de l'élément interne 3, qui est opposée à la face 31, est représentée sur la figure 2. Elle possède une première zone de soudure 4 le long du bord avant 33 de l'élément interne 3 destiné à être adjacent au pavillon du véhicule, et une deuxième zone de soudure 5 le long du bord arrière 34 de l'élément interne 3 destiné à être adjacent au troisième feu stop du véhicule. Ces première et deuxième zones de soudure 4, 5 sont destinées à être mises en contact avec une face correspondante de l'élément externe 2 lors de l'assemblage de l'élément externe 2 et de l'élément interne 3 par un procédé de soudage par vibration.

Comme représentée en détail sur les figures 4 et 5, chacune des zones de soudure 4, 5 est formée par un réseau de picots en relief 11, 21 formant des saillies au niveau de la face 32 de l'élément interne 3. Les picots 11, 21 sont disposés dans chacun des réseaux sous la forme de plusieurs lignes, à savoir quatre lignes L1 à L4 dans l'exemple représenté, parallèles à une même direction D0, les picots 11, 21 de deux lignes adjacentes étant disposés en quinconce. Bien entendu, le nombre de lignes pourra être différent de 4. De manière avantageuse, chacun des réseaux pourra comprendre entre 2 et 5 lignes de picots. Les picots 11, 21 sont répartis uniformément dans chacun des réseaux. Comme expliqué en détail dans les paragraphes suivants, notamment au regard du diagramme de la figure 6, la densité surfacique des picots dans chacun des réseaux sera avantageusement comprise entre 0,08 picot par mm ² et 0,12 picot par mm ² , et, de préférence, comprise entre 0,10 picot par mm ² et 0,11 picot par mm ² .

Les picots 11, 21 possèdent sensiblement la même forme, laquelle est constituée d'une base cylindrique et d'une extrémité conique. Par souci de simplification, une partie de la base cylindrique et l'extrémité conique des picots 11 ont été représentées en traits pointillés sur la figure 5. Cette représentation ne signifie toutefois pas que les picots 11 ou 21 pénètrent partiellement dans l'élément externe 2. En effet, les parties représentées en pointillées correspondent aux parties ayant fondu lors du procédé de soudage. Ces parties en pointillées se sont en fait transformées en un résidu de soudage que l'on retrouve sous la forme d'une structure filamentaire 7 entre les parties restantes, non fondues, des picots 11, 21. Ces parties restantes forment une interface de liaison entre l'élément interne 3 et l'élément externe 2. Cette interface de liaison est définie, dans le becquet 1, par un réseau de plots 12 de forme sensiblement cylindrique, correspondant aux parties restantes des picots 11, 21, ledit réseau possédant une géométrie identique, notamment en termes de densité surfacique des plots et disposition des plots dans le réseau, que celle du réseau des picots 11, 21.

Du fait de son adhérence, à la fois, sur les flancs des plots 12 et sur des portions de l'élément externe 2 qui ne sont pas directement soudées sur les plots 12, la structure filamentaire 7 participe, en combinaison avec les plots 12, à la liaison entre l'élément externe 2 et l'élément interne 3. En particulier, des tests de résistance à l'arrachement et au pelage effectués sur plusieurs variantes de becquets 1 possédant une structure similaire à celle décrite précédemment ont notamment permis de constater que le rapport Rv entre le volume occupé par la structure filamentaire 7 et le volume disponible entre les plots 12 a une influence significative sur les valeurs de résistance mesurées lors de ces tests. Ainsi, les meilleurs résultats ont été obtenus lorsque le rapport Rv était compris entre 35 % et 45 %. Dans cette plage préférentielle, la résistance à l'arrachement mesurée lors des tests peut notamment dépasser 50 daN. Comme représenté sur le diagramme de la figure 6, le rapport Rv est directement dépendant de la densité surfacique ds des plots 12 dans l'interface de liaison (qui correspond également à la densité surfacique ds' des picots 11, 21 dans les zones de soudure 4, 5 de l'élément interne 3 avant sa liaison par soudure avec l'élément externe 3) et de la hauteur e des plots 12. Comme indiqué sur ce diagramme par une ligne horizontale parallèle à l'axe des abscisses, le rapport Rv sera de préférence inférieure à une valeur maximale Rvmax égale à 50 % de manière à éviter l'apparition de défauts sur la face visible de l'élément externe 2 du fait du volume trop important occupé par la structure filamentaire 7 dans l'espace inter-plots. De façon similaire, il est indiqué par une ligne verticale parallèle à l'axe des ordonnées une valeur maximale dsmax (égale à 0,12 plot par mm ² ) de densité surfacique des plots 12 au-delà de laquelle il n'est plus possible de réaliser le réseau de plots 12 du fait des contraintes trop importantes imposées sur le moule destiné à former l'élément interne 3. Il est également indiqué sur ce diagramme deux valeurs spécifiques dsl (égale à 0,052 plot par mm ² ) et ds2 (égale à 0,103 plot par mm ² ) de la densité surfacique de plots. Ces deux valeurs correspondent à deux exemples de réalisation spécifiques du becquet 1, respectivement l'exemple 1 et l'exemple 2, pour lesquels il a été utilisé un élément interne 3, conforme à celui représenté sur la figure 2, présentant des lignes de soudure 4, 5 possédant une géométrie spécifique conforme à celle représentée sur les figures 4 et 5. Les paramètres D, dl, d2, d3, d4, h, e, al et a2 indiqués sur ces figures correspondent respectivement à :

D : diamètre de la base cylindrique des picots ;

dl : espacement entre deux lignes adjacentes selon la direction longitudinale D0', l'espacement étant mesuré entre les droites joignant les sommets des extrémités coniques des picots desdites lignes adjacentes ;

d2 : espacement entre deux lignes adjacentes selon la direction latérale D0, l'espacement étant mesuré entre les droites joignant les sommets des extrémités coniques des picots desdites lignes adjacentes ; d3 : espacement entre deux picots adjacents de deux lignes adjacentes, l'espacement étant mesuré entre les flancs des bases cylindriques respectives des picots ;

d4 : espacement entre deux picots adjacents d'une même ligne, l'espacement étant mesuré entre les sommets des extrémités coniques des picots ;

h : hauteur totale des picots ;

e : hauteur de la partie restante des picots une fois l'opération de soudure effectuée ;

2al : angle formé entre les droites joignant respectivement les sommets des extrémités coniques de deux picots adjacents d'une même ligne au sommet de l'extrémité conique du picot le plus proche d'une ligne adjacente ;

al : angle au sommet de l'extrémité conique des picots.

Les valeurs respectives des paramètres mentionnés ci-dessus, ainsi que les résistances à l'arrachement et au pelage mesurés, pour les exemples 1 et 2 ont été répertoriés dans le tableau 1 ci-dessous.

[Tableau 1]

Pour effectuer les mesures de résistance à l'arrachement, l'élément externe 2 a été fixé sur un support, tandis que l'élément interne 3 subissait une traction perpendiculairement à sa face 31 de manière à l'éloigner de l'élément externe 2. Cette traction s'est opérée au moyen d'outils d'extraction en forme de tige, dont une extrémité a été solidarisée aux brides 6 dépassant de ladite face 31. En ce qui concerne les mesures de résistance au pelage, elles ont été effectuées en fixant l'élément externe 2 sur un support et en soumettant l'élément interne 3 à une force dirigée vers l'extérieur de manière à l'écarter de l'élément externe 2, la force étant appliquée au niveau d'une des extrémités latérales de cet élément interne 3.

Au vu du tableau 1, on observe une nette amélioration de la résistance à l'arrachement et au pelage dans l'exemple 2 par rapport à celles de l'exemple 1. Cette amélioration s'explique par une proportion plus importante de structure filamentaire 7 dans les espaces entre les plots 12 dans le becquet de l'exemple 2 (Rv = 45 %) que dans le becquet de l'exemple 1 (Rv = 18 %). Dans l'exemple 1, la structure filamentaire 7 n'est pas suffisamment dense pour participer à l'adhérence de l'élément externe 2 sur l'élément interne 3. Au contraire, dans l'exemple 2, la structure filamentaire 7, compactée dans un espace plus restreint, permet de créer des points de liaisons supplémentaires entre l'élément externe 2 et l'élément interne 3.

Une analyse plus poussée permet de déduire une géométrie optimale pour le réseau des picots 11, 21 de l'élément interne 3 de manière à garantir que le rapport Rv soit compris entre 35 % et 45 %.

Dans cette géométrie optimale, le diamètre D de la base cylindrique des picots 11, 21 sera avantageusement compris entre 1,70 mm et 2,70 mm, et, de préférence, sera compris entre 2,10 mm et 2,30 mm, et, de préférence encore, sera égal à 2,20 mm. L'angle a2 au sommet de l'extrémité conique des picots sera avantageusement compris entre 100° et 135°, et, de préférence, sera compris entre 115° et 120°, et, de préférence encore, sera égal à 118°. Les picots seront avantageusement espacés de manière régulière dans chacune des lignes, l'écart d4 entre deux picots adjacents dans chacune des lignes étant sensiblement égal au double du diamètre D de la base cylindrique d'un picot. Les lignes seront avantageusement espacées de manière régulière selon la direction D0', l'écart dl entre deux lignes adjacentes étant sensiblement égal au diamètre D de la base cylindrique d'un picot. Les picots posséderont avantageusement une hauteur h totale sensiblement égale au diamètre D de leur base cylindrique. Deux picots adjacents d'une des lignes définiront avantageusement, avec le picot le plus proche d'une ligne adjacente, une structure triangulaire, dans laquelle l'angle 2al formé entre les droites joignant respectivement les sommets des extrémités coniques desdits picots adjacents au sommet de l'extrémité conique dudit picot le plus proche sera compris entre 80° et 100°, et, de préférence, sera égal à 90°.