Brevet FR2463316A1 — publié le 19810220

L'invention concerne un procédé pour réaliser un ensemble monobloc comprenant au moins deux pièces mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre, et elle a pour objet de réduire le prix de revient de l'ensemble et de résoudre les problèmes d'étanchéité aux liquides ou aux gaz susceptibles de se poser. A titre d'exemples nGn limitatifs d'applications de ce procédé, on citera la fabrication de robinets, de vannes, de mé langueurs, de mitigeurs pour fluides, ou encore de systèmes d'arrosage ou de pulvérisation, comportant tous deux pièces sans au cun joint étanche rapporté, ou encore de systèmes de transmission à rotule ou à cardan et, en général, d'ensembles de deux pièces susceptibles d'exécuter un mouvement de rotation l'une par rapport à l'autre. Les deux pièces constituant l'ensemble monobloc à réaliser peuvent être en un même matériau ou en deux matériaux différents pourvu qu'ils soient compatibles, c'est-à-dire que leur déplacement réciproque ne produise pas une usure prématurée qui nuirait à l'étanchéité ou aux conditions de fonctionnement de 1' ensemble. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on réalise par un moyen quelconque la première des deux pièces précitées et qu'on surmoule la seconde pièce sur cette première. On va maintenant décrire,à titre d'exemples non limitatifs, un certainnombre d'articles obtenus par le procédé suivant llinvention, et avec référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une coupe schématique d'unrobinet à boisseau sphérique de fabrication connue. Les figures 2 à 6 montrent en coupe différents types de robinets en deux pièces réalisés par surmoulage suivant l'invention. La figure 7 est une coupe d'un premier type de mélangeur. La figure 8 est une coupe verticale et la figure 9 une coupe par IX - IX de la figure 8 d'un second type de mélangeur. La figure 10 est une coupe verticale et la figure 11 une coupe parXI - XI de la figure 10 d'un mélangeur-doseur. La figure 12 est une coupe verticale d'un arroseur de jardins, la figure 13 est une vue partielle suivant la flèche XIII de la figure 12, et la figure 14 est une vue d'un noyau pour surmoulage. La figure 15 est une coupe verticale d'une rotule utili sable, par exemple, pour la fixation d'appareils de prise de vues (photo ou cinéma) La figure 16 est une coupe verticale d'une rotule pour lampe électrique. La figure 17 est une coupe d'une transmission utili sant des rotules du type général des figures 15 et 16. La figure 18 est une élévation d'un rotor excentré, la figure 19 est une vue latérale suivant la flèche XIX de la fi gure 18, la figure 20 est une vue analogue à la figure 18 mais montrant le rotor transformé provisoirement en rotor symétrique par surmoulage d'une masse d'un produit fusible à basse tempéra ture, et la figure 21 est une vue latérale suivant la flèche XXI de la figure 20. La figure 22 est une coupe dune serrure équipée du ro tor des figures 17 et 18. La figure 23 est une coupe d'un rotor (ou d'une pompe) à aubes. Si l'on se reporte d'abord à la figure 1, on voit que la fabrication classique d'un robinet à boisseau sphérique né cessite actuellement l'exécution des pièces suivantes - un corps 1 moulé ou forgé, puis usiné; - un boisseau sphérique 2 usiné; - une tige de manoeuvre 3 avec un joint torique 4; - une manette ou un volant de commande 5 et une vis de fixation 6; - deux joints de sièbe 7 appliqués sur le boisseau sphérique; - un écrou de blocage 8 servant de presse-étou#e. Toutes ces pièces doivent être usinées d'une manière précise et être assemblées avec le plus grand soin, ce qui exi ge un temps considérable et des frais élevés. Si l'on se reporte maintenant aux figures 2 à 6, on voit différents types de robinets réalisés suivant l'invention. Sur les figures 2 à 5, chaque robinet est constitué par un ensemble monobloc boisseau - manette SA, B, 9C ou 9D en un matériau ap proprié, sur lequel est surmoulé un corps 10A, 103, 10C ou 1GD, également en un matériau approprié. les exemples de ces matériaux seront donnés plus loin. Si cela est nécessaire, avant le surmou laye, la partie de l'ensemble boisseau - manette qui doit se trouer à l'intérieur du corps est recouverte d'un produit approprié qui permettra la rotation de l'ensemble dans le corps une fois le robinet terminé.Chaque boisseau est bien entendu percé d'un alésage traversant 9'. Comme le montrent les dessins, la forme du boisseau Let etre quelconque. Sur la figure 2, le boisseau est spérique. Sur la figure 3, il est cylindrique et la tige de la manette présente deux orges 11. Sur la figure 4, il est tronconique, et sur la figure 5 il est bi4rol.conique. Sur la figure 6, le boisseau 12 est cylindrique et percé d'un alésa#e 12' mais ne fait corps qu'avec la tige de la manette, et il comporte trois saillies annulaires 12a, 12b et 12c de hauteurs différentes mais de même diamètre, dont la seconde forme une séparation entre le boisseau et la manette 14, qui est surmoulée en mame temps que le corps 15 et à l'intérieur de laquelle se trouve la saillie 12c. Dans ce cas, l'on doit évidemment veiller a rendre certaine la possibilité de rotation dans le corps 15 de la partie #2a, 12b de la tige 12, dont la partie 12c est rendue par un moyen approprié solidaire de la tige de la manette surmoulée 14. Sur la figure 7, on a représenté un mélangeur ou mitigeur comprenant un boisseau 16 cylindrique (mais qui peut avoir aussi une autre forme) percé d'un alésage 16', faisant bloc avec une manette de commande, et sur lequel on surmoule un corps 17 percé de deux canaux parallèles 18, 19, dont le premier, 18, se trouve en alignement avec l'alésage 16' dans la position représentée sur la figure. Sur une extrémité du corps 17 est ensuite emmanché àforce ou vissé un tube de raccordement à trois voies 20 à travers lequel s'écoule le mélange dosé. Après le surmoulage, on perce en reprise le boisseau 16 à travers le canal 19 du corps 17, pour réaliser un alésage 21 dont l'axe est perpendiculaire à celui de l'alésage 16' et qui établit une communication, après actionnement de la manette suivant un principe bien connu, ente le canal 1S et l'intérieur du raccord 20. Les flèches F1 à F3 de la figure 7 indiquent le sens d'écoulement des liquides à travers le mélangeur. Les figures 8 et 9 représentent un autre type de mitigeur dont le principe est le même que celui durobinet de la figure 6. Ce mitigeur comprend un boisseau cylindrique 22 percé d'alésages à angle droit 22' et 22" et sur lequel sont ensuite surmoulés simultanément le corps 23 du mitigeur et la manette 24 du boisseau. Cette dernière peut avoir le même aspect que celle de la figure 6 ou, comme représenté, avoir la forme d'un chapeau soliaire en permanence du boisseau 22 et sur lequel on peut adapter une poignée amovible non représentée. les figures 10 et 11 représentent un mélangeur-doseur dont le boisseau 27 percé d'un canal 27' fait bloc avec sa tige de manoeuvre et sur lequel on surmoule le corps 28 qui est percé de deux évidements 29a, 29b dans lesquels peut se mouvoir la tige de manoeuvre. Lorsque l'ensemble 27 est actionné dans le sens de la flèche F4 de la figure 10, il effectue un mouvement de dosage, et quand il est actionné dans le sens de la flèche F5, il effectue un mouvement mélangeur. Sur les figures 12 à 14, on voit un arroseur de jardin comprenant un "rotor" courbe 30 percé d'un alésage axial 31. A l'extrémité supérieure de ce "rotor" sont rapportés un gicleur 32 et une enclume 33. A son extrémité inférieure est relié provisoirement, par exemple par une saillie axiale 34 (figure 14), un noyau cylindrique 35 auquel est fixée latéralement une saillie cylindrique 36 en un matériau approprié à servir au surmoulage du corps 37 de l'arroseur en ménageant dans la paroi de ce corps un évidement circulaire capable de recevoir un raccord d'arrivée d'eau 38. Après surmoulage du corps 37 sur le rotor 30, ce corps est obturé à son extrémité inférieure par un bouchon 39. Bien entendu, on-pourrait dans certains cas réaliser directement par surmoulage le corps 37 et le raccord 38, à condition de choisir pour le noyau 35 un matériau fusible à une température ne risquant pas de détériorer le corps et le rotor. De préférence, comme le montre la figure 12, on prévoit sur le rotor 30 deux saillies annulaires 40. Au rotor 30 est associé un axe 41 comprenant une tige cylindrique 41a vers une extrémité de laquelle se trouve une saillie annulaire 41b. Sur cet axe est surmoulé le corps d'un brisejet désigné dans son ensemble par 42 et comprenant une partie centrale 42a plus ou moins sphérique évidée en 43 pour recevoir, par la suite, un ressort de rappel 44, et avec laquelle fait corps un support 42b pour un déflecteur plat classique 42c capable de venir frapper l'enclume 33 sous l'effet du ressort 44. Après réalisation du surmoulage de la pièce42 sur la pièce 41 de façon à permettre au brise-jet 42 de tourner autour de l'axe 41, ce dernier est soudé en 45 (figure 12) au tube 30 et dans le prclone;emexlt de l'axe vertical de celui-ci Dans une variante non représentée, les rotors 3G et 41 peuvent ne former qu' ne seule pièce sur laquelle on surmoule en une seule opération le corps 37 et le brise-jet 42. Dans ce cas, on fixe sur la tibe 41a un produit facile à éliminer après le surmoulage du corps 42a du brise-jet et ayant la forme de l'évidement 43.Le fonctionnement de l'arroseur se fait de façon classique et n'a pas bsoîn d'être décrit. la flèche F5 de la fi gure 12 montre l'arrivée d'eau à l'arroseur. Les figures 15 et 15 montrent deux types de rotules. La rotule 46 de la figure 15 est utilisable pour la fixation d'apareils photographiques ou de caméras, et elle comprend une sphère faisant corps avec une tige termînéepar une plaquette de butée 47 surmonte d'une vis 48~pour la fixation de l'appareil à utiliser. Sur cette rotule, on réalise par surmoulage un sup port 49 présentant d'une part,à sa base, un logement 50 pour re cevoir un pied non représenté, et d'autre part, à sa partie su périeure, une cuverture 51 qui permet un déplacement dans le sens de la flèche F7. En outre, la rotule peut tourner autour d'un axe vertical comme le montre la flèche 28. La rotule 52 de la figure 16 possède une tige filetée 53 pour la fixation d'une colonne 54 qui supporte une lampe non représentée, et sur la rotule est surmoulé un pied de lampe 55. La colonne 54 peut ainsi pivoter dans toutes les directions. Sur la figure 17, on a représenté une transmission com prenant deux rotors sphériques 56, 57 munis de tiges parallèles respectives 58 et 59 et sur lesquels est surmoulée une noix 60 plus ou moins parallélépipédique ou cylindrique . Deux axes transversaux 51, 62 permettent le blocage en rotation de ces ro tors. Sur les figures 18 à 23, on a représenté deux utilisa tiens possibles d'un rotor excentré surmoulé en trois étapes, dont la première consiste à entourer le rotor d'un alliage fusible à basse température pour le transformer en un rotor "provisoire" symétrique, dont la seconde consiste à surmculer un corps sur ce rotor "provisoire", et dont la troisième consiste à faire fondre l'alliage précité afin de rendre au rotor sa forme originale. Plus précisément Sur les figures 18 à 22, on a représenté les différentes étapes de la construction d'une serrure à rotor excentré surmoulé. Comme le montrent ces figures, on réalise d'abord un rotor 63 comportant un axe excentré 64 (figures 18 et 19). On surmoule ensuite sur ce rotor un alliage 65 fusible à basse température de façon à obtenir un rotor provisoire symétrique (et cylindrique), capable de tourner autour de l'axe 64 (figures 20 et 21). On sue- moule enfin sur ce rotor le corps 66 de la serrure dont, comme le montre la figure 22, la forme lui permet de recevoir le pène 67 de la serrure et sa tibe 68 qui est soumise à l'action d'un ressort 69.Avant la mise en place de ce pène, on fait fondre par exemple dans un four l'alliage 65, ce qui laisse à l'intérieur du corps un logement 70 dans lequel le rotor 63 peut tourner par l'intermédiaire de l'axe 64 dont les extrémités sont solidaires de béquilles 71 qui peut ainsi être mis en rotation pour agir sur le pêne 67. Enfin, sur la figure 23, on voit un rotor 72 de moteur ou de pompe, actionné par un fluide quelconque, muni d'aubes 73 et dont une partie 74a de la tige 74 est plaine et relativement courte tandis que l'autre, 74b, est plus longue et percée d'un alésage 75 pour le passage du fluide. En vue de permettre le surmoulage sur le rotor 72 du corps 76 du moteur ou de la pompe, on remplit les espaces situés entre les aubes 73 d'un allias fusible à basse température, ce qui donne au rotor une forme cylindrique . On réalise ensuite le surmoulage du corps 76, et lorsqu' il est terminé, l'on fait fondre, par exemple dans un four, l'alliage injecté entre les aubes. Dans le cas d'un moteur a eau, par son alésage 76' représenté sur le dessin, l'eau arrive au corps 76 suivant la flèche F9, frappe les aubes 73 du rotor 72, fait tourner celui-ci, et sort suivant la flèche F1b. Si la machine est une pompe, on imprime au rotor 72 un mouvement de rotation approprié en vue d'aspirer un liquide. Par exemple, on peut à cet effet faire saillir la partie pleine 74a de l'axe 74 du rottor 72 hors du corps 76 et la relier à un moteur quelconque. Dans certains cas, la forme des aubes du rotor peut rendre nécessaire la sortie du fluide par un canal dont l'axe est situé dans un plan parallèle à celui du canal 76' de la figure 23. Dans cette hypothèse, la partie correspondant à la artie 74b de l'axe de l'exemple représenté pourrait être pleine. Il doit Xetre bien entendu que - le rotor peut être percé longitudinalement, par exemple pour permettre une lubrification, un refroidissement ou un récnauffage; - le corps peut autre exécuté en une matière plastique souple et trsnsparente et avoir une grande longueur, par exemple pour permettre le raccordement à des tuyauteries difficilement accessibles; - un morne corps peut contenir plusieurs rotors dans le cas de robinet3 à multidistribution par exemple. Par aifflleurs, les matériaux utilisables suivant l'in venticn sont extrêmement nombreux. On citera, à titre d'exemples non limitatifs a) toutes les matières plastiques moulables par injection, compression ou transfert, et notamment le caoutchouc naturel ou synthétique, les polyamides en général, les polycarbonates, les polyesters en tous genres, les polyéthersulfones, le polychlorure de vinyle, les polypropylènes, les diallylphtalates, le Absacétal polystyr?--ne-polypropylène, les polyéthylènes, la mélamine, les méthacrylates et les phénoplastes; b) tous les métaux et les alliages métalliques; c) les cires et les graisses végétales, animales ou synthétiques solides à la température normale d'utilisation; d) le verre, les céramiques, le plâtre et le ciment. Au cours du surmoulage du corps sur le rotor, il peut Autre nécessaire de chauffer ou de refroidir le rotor, ou encore de réaliser un mouvement de rotation ou une légère vibration dans le cas où il faut beaucoup de jeu entre le rotor et le corps. Dans certains cas, le produit utilisé pour rendre provisoirement symétrique un rotor qui ne l'est pas peut être un matériau facile à éliminer par dissolution à l'aide d'un solvant non susceptible d'endommager le corps fixe. Enfin, la mise en place des inserts dans les outillages peut se faire gracie à des chargeurs préparés à l'avance. REVRSDICATICtiS 1 - Procédé pour réaliser un ensemble monobloc comprenant au moins deux pièces mobiles rotation l'une par rapport à l'autre, et caractérisé en ce qu'on réalise par un moyen quelconque celle des pièces dont la forme est la plus facile-à obtenir et qu'on surmoule ensuite sur elle la pièce dont la forme est la plus compliquée, notamment en raison de la forme de la ou des cavités qu'elle doit présenter, en recouvrant éventuellement la pièce intérieure, avant le surmoulage, d'un produit permettant la rotation relative précitée. 2 - Procédé suivant la revendication 1, applicable au cas où l'une des pièces est fixe et l'autre mobile, et caractérisé en ce qu'on réalise d'abord la pièce mobile puis qu'on surmoule la pièce fixe. 3 - Procédé pour réaliser un premier et un second ensembles comprenant chacun une partie fixe et une partie mobile, la partie fixe du second devant être fixée sur la partie mobile du premier, et caractérisé en ce qu'on réalise d'abord le premier ensemble suivant la revendication 2, puis qu'on réalise le second en surmoulant la partie mobile sur la partie fixe, et qu' enfin on réunit les deux ensembles l'un à l'autre par exemple par soudure. 4 - Procédé pour réaliser un premier et un second ensembles comprenant chacun une partie fixe et une partie mobile, la partie fixe du second devant être fixée sur la partie fixe du premier, et caractérisé en ce qu'on réalise une première pièce comprenant la partie rotative du premier ensemble et la partie fixe du second, et qu'on surmoule sur cette pièce, suivant la revendication 1, la partie mobile du second ensemble. 5 - Procédé pour réaliser une transmission comprenant deux rotors sphériques possédant chacun une tige de liaison à un organe déterminé, et caractérisé en ce qu'on surmoule sur ces rotors une noix plus ou moins parallélépipédique ou cylindrique de façon que les tiges puissent prendre des positions parallèles, et que l'on prévoit éventuellement des axes transversaux pour le blocage des-rotors. 5 - Procédé suivant la revendication 1 applicable au cas où la pièce mobile est un rotor non symétrique, par exemple dont l'axe est excentré par rapport au centre de la partie tournante cylindrique, et caractérisé en ce qu'on réalise d'abord ce rotor par un moyen quelconque, qu'on le transforme ensuite en un rotor provisoirewent symétricjue en surmoulant un matériau facile à éliminer par la suite, qu'on surmoule le corps fixe sur le rotor provisoire, Wt qu'on élimine enfin le matériau ayant servi à la transformation. 7 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour faciliter la rotation après le surmoulage, on enduit la pièce intérieure d'un lubrifiant approprié compatible avec 1e matériau constitutif de la pièce extérieure. 8 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'après le surmulage on effectue s'il y a lieu un perçage en reprise dans au moins une des deux pièces assemblées. 9 - Procédé suivant la revendication 1 applicable à la fabrication d'un robinet , et caractérisé en ce que l'on réalise d'abord un rotor composé seulement du boisseau et de sa tige et qu'on surmoule sur ce rotor d'une part le corps du robinet de fagon quele boisseau puisse tourner par rapport à ce corps, et d'autre part la manette du robinet dans laquelle la tive du boiseau ne peut pas tourner. 16 - Robinet caractérisé en ce qu'il est constitué seulement par deux pièces, à savoir un boisseau sur lequel un corps fixe est surmoulé par le procédé suivant la revendication 2. 11 - Robinet suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le boisseau est en une pièce avec sa manette de commande. 12 - Robinet suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le boisseau ne comporte qu'une tige sur laquelle sont surmoulés d'une part un corps dans lequel le boisseau peut tourner et d'autre part une manette de commande à l'intérieur de laquelle la tige du boisseau ne peut tourner. 13 - Arroseur de jardin, caractérisé en ce qu'il comprend un rotor tubulaire courbe sur lequel est surmoulé par le procédé suivant la revendication 1 un corps muni d'un raccord pour coiinexion à une alimentation en eau et auquel est soudé un axe sur l'extrémité libre duquel eot surmoulé le corps d'un brise-jet capable de tourner sous l'action d'un ressort concentrique à l'axe. 14 - Arroseur de jardin, caractérisé en ce qu'il comprend un rotor tubulaire et un axe de rotation pour un brise jet, sur l'ensemble desquels sont surmoulés , suivant la revendica tion 1, uncorps muni d'un raccord pour connexion à une alimentation en eau et le brise-jet. 15 - Rotule caractérisée en ce qu'elle comprend une sphère munie d'une tige pour recevoir un objet et sur laquelle un support est surmuulé par le procédé suivant la revendication 2. 16 - Serrure caractérisée en ce qu'elle possède un ro tor excentré sur lequel un corps est surmoulé par le procédé suivant la revendication 5. 17 - Moteur (ou pompe) à fluide, caractérisé en ce qu' il possède un rotor à aubes dont une partie de la tige est plei ne et relativement courte tandis que l'autre est plus longue et est percée d'un alésage pour le passage du fluide, et dont le corps est surmoulé sur cette tige par le procédé suivant la re vendication 5. 18 - Transmission comportant deux rotors sphériques possédant chacun une tige de fixation à un organe déterminé, et caractérisée en ce qu'elle est réalisée par le procédé suivant la revendication 5.