Brevet FR2505248A1 — publié le 19821112

- La présente invention a pour objet des pièces moulées en matière thermoplastiques présentant une jointure nouvelle et améliorée réduisant les contraintes Plus précisément, la présente invention concerne des pièces moulées en matière thermoplastique présentant une jointure réductrice de contrain- tes, délimitée par un retrait allongé en forme de gouttière capable de réduire le retrait différentiel du plastique mou- lé, retrait qui se développerait autrement par suite du re- froidissement inégal de la matière plastique à la température ambiante Grâce à cette disposition, les contraintes internes sont réduites ce qui évite le gauchissement de la pièce. Il est connu de produire de nombreuses pièces en matière plastique par des techniques de moulage par injection Dans le moulage par injection, on fabrique une matrice en deux parties à savoir un noyau et une cavité qui, lorsqu'elles sont assemblées définissent un espace interne correspondant aux dimensions de la pièce en matière plastique à produire. Le matériau plastique moulé, tel qu'un polyester thermoplas- tique chargé à l'aide de verre, est injecté sous pression dans l'espace interne du moule au travers de canaux ou de portes prévus dans ce dernier Le matériau thermoplastique fondu remplit l'espace du moule en donnant ainsi la forme de la pièce attendue Une fois que l'étape d'injection est terminée, le noyau et la cavité du moule sont séparés de telle sorte qu'il est possible d'enlever la pièce en matière plas- tique moulée. Une fois que la pièce a été moulée, la matière thermo- plastique chauffée refroidit à la température ambiante. La vitesse de refroidissement et le retrait correspondant de tout plastique particulier dépend, en partie, de son épais- seur locale telle que définie par les dimensions de la pièce. Comme on peut le comprendre, il n'y a pas d'uniformité dans le refroidissement et le retrait de la plupart des pièces thermoplastiques du fait que l'épaisseur locale n'est pas constante dans toute la pièce Par exemple, lorsqu'il y a une jointure entre une paroi et un autre élément de structure, telle qu'une seconde paroi, une bride ou une zone protubéran- te, l'épaisseur locale de la matière plastique augmente. Donc, tandis que la matière plastique refroidit à la température -2- ambiante, les vitesses de retrait varient d'une partie à l'au- tre de la pièce selon les épaisseurs locales de cette derniè- re Ce retrait différentiel, qui est particulièrement aigu au niveau des coins ou des jointures de la pièce, entraîne le développement de contraintes internes dans la pièce De telles contraintes internes entraînent fréquemment un gauchissement de la pièce moulée ce qui est inacceptable dans la plupart des applications. En conséquence, on a utilisé dans la technique antérieure diverses méthodes pour empêcher le gauchissement indésirable des pièces moulées en matière thermoplastique Par exemple, on a tenté de changer la matière plastique particulière utilisée dans le moulage aux fins de réduire au minimum le refroidisse- ment et le retrait inégal et donc l'apparition de contraintes internes Ce procédé ne s'est pas révélé particulièrement ef- ficace et, de plus, il est souvent nuisible d'avoir à substi- tuer une matière plastique à une autre Un autre procédé uti- lisé pour réduire le gauchissement des pièces consiste à re- dessiner la pièce de manière à jouer sur l'épaisseur locale des différents éléments de structure Plus précisément, on s'est efforcé de faire varier les épaisseurs locales de la pièce pour obtenir une progression plus uniforme du refroidis- sement Comme on peut le comprendre, un telle reconception de la pièce nécessite un travail considérable de tâtonnements et en outre il peut déboucher sur l'obtention d'une pièce ayant des dimensions qui ne correspondent pas à celles fixées par le cahier des charges. Un troisième procédé, utilisé dans la technique antérieure, consiste à modifier le système d'alimentation des matrices. Plus particulièrement, on peut jouer sur le positionnement et les dimensions des entrées ou des canaux qui dirigent le maté- riau thermoplastique fondu à partir d'une machine de moulage par injection vers l'intérieur du moule, ce, pour réduire le retrait Un tel changement dans la distribution ne présente pas plus d'efficacité que dans le changement du type de matière plastique employée. La présente invention a pour but de remédier à ces incon- vénients et, pour ce faire, elle apporte une pièce moulée ther- moplastique améliorée qui comprend au moins un élément de pa- roi d'une seule pièce avec au moins un autre élément de struc- -3 - ture tel qu'une autre paroi, une bride ou une zone protubé- rante, une jointure réductrice de contraintes étant définie par un retrait allongé en forme de gouttière disposé dans la paroi au voisinage de l'autre élément de structure De pré- férence, la jointure ou le retrait réducteur de contraintes a une largeur approximativement égale à la largeur de l'élé- ment' de paroi De plus, la profondeur du retrait est de pré- férence égale à approximativement la moitié de la largeur de l'élément de paroi La jointure réductrice de contraintes permet à la pièce moulée en matière plastique de refroidir de façon plus uniforme ce qui réduit les contraintes internes qui pourraient sinon se développer De cette manière, on empêche le gauchissement de la pièce dû aux contraintes inter- nes. Les avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée ci-après faite-en référence aux des- sins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'une pièce thermoplastique de l'art antérieur montrant le gauchissement vers l'intérieur des parois latérales opposées. la figure 2 est une coupe transversale partielle de la pièce en matière plastique de l'art antérieur prise lelong de la ligne 2-2 de la figure 1 et montrant le gauchissement vers l'intérieur d'une paroi latérale par rapport à la paroi de fond. la figure 3 est une vue en perspective d'une pièce moulée en matière plastique nouvelle et améliorée, selon la présente invention, montrant l'emplacement des jointures ré- ductrices de contraintes. la figure 4 est une vue en plan de dessus de la pièce thermoplastique nouvelle et améliorée selon l'invention. la figure 5 est une vue en coupe transversale partiel- le de la pièce thermoplastique selon l'invention prise le long de la ligne 5-5 de la figure 3. la figure 6 est une vue en perspective d'une autre piè- ce thermoplastique montrant une variante de réalisation de la jointure réductrice de contraintes selon l'invention. la figure 7 est une vue en coupe transversale de la pièce thermoplastique prise le long de la ligne 7-7 de la figure 6, montrant la variante d'exécution de la jointure -4- réductrice de contraintes selon l'invention. Si l'on se réfère aux figures 1 et 2, on voit une pièce thermoplastique courante 10 fabriquée selon les techniques de moulage par injection connues Plus précisément, pour for- mer la pièce thermoplastique 10, on injecte sous pression la matière plastique fondue dans une matrice (non représentée) ayant une cavité ou un espace intérieur qui correspond à la configuration de la pièce Une fois que la matière plastique a été injectée, on ouvre la matrice et récupère la pièce après quoi la matière plastique peut refroidir à la température ambiante La pièce de l'art antérieur 10 représentée, qui a été choisie à des fins d'illustration seulement, forme une boîte ouverte d'une seule pièce, comprenant une paroi de fond 12 et des parois opposées verticales à savoir des parois la- térales 14 et des parois d'extrémité 16 Comme indiqué plus haut, les jointures entre les éléments de structure de la pièce 10 définissent des zones locales d'épaisseur de parois variable Par exemple, les jointures 18, entre la paroi de fond 12 'et les parois latérales et d'extrémité 14 16 défi- nissent des zones locales d'épaisseur accrue de matière plas- tique De même, les jointures 20 entre les parois d'extrémité et latérales définissent également des zones locales d'épais- seur de matière plastique non uniforme Du fait que la vites- se de refroidissement d'une matière plastique particulière dépend en partie de son épaisseur locale, les jointures 18 et ne refroidissent pas à la même vitesse que les divers élé- ments de paroi de la pièce 10 Les vitesses de refroidissement différentes d'un point à un autre de la pièce débouchent sur des retraits de degré différent correspondant Le retrait dif- férentiel créé des contraintes internes telles que les élé- ments de paroi ont tendance à se gauchir pour éliminer la contrainte. Comme le montre la figure 1, les éléments de paroislaté- rales opposées 14 sont cambrés vers l'intérieur, l'un vers l'autre, par suite des contraintes internes locales créées au niveau des jointures 20 entre les parois latérales et d'ex- trémité De même, il se produit fréquemment un gauchissement par suite des contraintes locales créées le long des jointu- res 18 entre la paroi de fond 12 et les parois latérales et d'extrémité Comme le montre la figure 2, ces contraintes -5- peuvent par exemple aboutir à un fléchissement vers l'inté- rieur de la paroi latérale 14 par rapport à la paroi de fond 12, tel qu'il est créé un angle a inférieur à l'angle droit voulu. Si l'on se réfère maintenant aux figures 3 et 5, on voit une pièce moulée en matière thermoplastique améliorée, fabri- quée selon la présente invention, et qui comprend des join- tures réductrices de contraintes qui éliminent le gauchisse- ment de la pièce Bien que l'on ait représenté les jointures réductrices de contraintes en relation avec une structure de boîte ouverte, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à ce type de pièce et qu'elle est utilisable sur tou- te pièce thermoplastique qui comprend des intersections entre des éléments de structure tels que des parois, des pro- tubérances ou des brides La pièce moulée 30 comprend une pa- roi de fond 32 d'une seule pièce avec des paires opposées de parois verticales, latérales et d'extrémité, respectivement, 34 et 36 Selon la présente invention, la pièce en matière thermoplastique moulée 30 comporte en outre une série de join- tures réductrices de contraintes qui empêchent le gauchisse- ment de la pièce 30 Chaque jointure réductrice de contraintes, désignée par la référence 40, est formée d'un retrait allon- gé en forme de gouttière, disposé dans un élément de paroi au voisinage de son intersection avec un autre élément de struc- ture Par exemple, il est prévu deux jointures verticales 42 dans chaque paroi latérale 34 au voisinage de leur intersection avec les parois d'extrémité 36 Chaque jointure réductrice de contraintes 42 s'étend depuis le haut de la paroi latérale 34 à la paroi de fond 32 et elle est parallèle et contiguë à l'intersection des parois d'extrémité Les jointures 42 ont pour but d'empêcher le fléchissement vers l'intérieur des parois latérales tel qu'illustré à la figure 1 représentant la pièce 10 de l'art antérieur En vue d'empêcher le fléchisse- ment vers l'intérieur des parois latérales 34, tel qu'on le voit à la figure 2 à propos de la pièce de l'art antérieur 10, la pièce 30 peut être également pourvue de jointures réduc- trices de contraintes additionnelles 48 formées dans la paroi de fond 32 et qui sont parallèles et contigués à son inter- section avec les parois latérales et d'extrémité 34 et 36. La figure 5 illustre plus clairement les dimensions que -6- l'on préfère donner a Ux jointures 40 La largeur et la pro- fondeur de tous les retraits 40 doivent être ajust&sen fonc- tion de la largeur de l'élément de paroi particulier dans lequel est disposé ce retrait Plus particulièrement, la lar- geur Wl du retrait 40 est de préférence sensiblement similai- re à la largeur W 2 de la paroi 32 En outre, la profondeur W 3 du retrait est de préférence égale à la moitié de la lar- geur W 2 de la paroi. Comme le montrent les figures 3 à 5, le fait de prévoir des retraits longitudinaux empêche sensiblement le gauchis- sement de la pièce 30 Plus précisément, les retraits permet- tent à la pièce en matière plastique de refroidir à la tem- pérature ambiante à une vitesse plus uniforme, empêchant ainsi la pièce de subir des retraits locaux à différentes vitesses. En éliminant le retrait différentiel, qui autrement débouche- rait sur la formation de contraintes internes localisées, on réduit sensiblement le gauchissement de la pièce De pré- férence, la disposition et l'emplacement des jointures réduc- trices de contraintes sont définis lors de la conception de la pièce et sont incorporés lors de la fabrication initiale des matrices De cette manière, on n'a pas à réusiner lesdites matrices. Si l'on se réfère maintenant aux figures 6 et 7, on voit un type différent de pièce moulée par injection 130 qui utili- se une variante de réalisation de la jointure réductrice de contraintes 140 selon l'invention Comme la pièce 30, illustrée aux figures 3 à 5, la pièce 130 comprend une paroi de fond plane 132 d'une seule pièce avec des parois opposées vertica- les, latérales et d'extrémité, respectivement, 134 et 136. La pièce 130 comprend>-en outre, des protubérances cylindri- ques 160 disposées à ses quatre coins Les protubérances 160 peuvent être prévues pour renforcer les coins de la pièce 130 ou pour constituer un moyen de liaison avec une autre pièce. Dans ce dernier cas, comme le montre la figure 6, les protu- bérances 160 peuvent être munies d'ouvertures 162 dans les- quelles peuvent être reçues des goupilles de connexion dépen- dant d'un couvercle non représenté. Comme dans le cas de la première forme d'exécution de l'invention, des jointures réductrices de contraintes 148 sont parallèles et contiguës aux intersections entre la paroi -7- de fond 132 et les parois latérales et d'extrémité 134-136. Les jointures réductrices de contraintes 148 sont prévues pour empêcher les parois latérales et d'extrémité de se gau- chir vers l'intérieur, de manière à maintenir une relation perpendiculaire avec La paroi de fond 132. Selon l'invention, le cintrage des parois latérales 134 est réduite au minimum en prévoyant une paire de join- tures réductrices de contraintes 144 dans chaque paroi laté- rale parallèles et contiguëés à l'intersection entre cette paroi latérale et la protubérance associée 160 Comme il res- sort plus clairement de la figure 7, dans la variante d'exé- cution de l'invention, chaque jointure réductrice de contrain- tes 144 va en s'effilant depuis le bord supérieur de la paroi latérale jusqu'au bord inférieur Plus précisément, la largeur W 4 de l'extrémité supérieure de la jointure 144 est de préfé- rence égale à la largeur de la paroi latérale 134 La largeur du retrait s'amincit ensuite graduellement jusqu'à devenir nulle lorsqu'il approche et coupe la paroi de fond 132. La profondeur du retrait au voisinage de l'extrémité supé- rieure de la paroi latérale 134 est de préférence égale à la moitié de la largeur de la paroi La configuration effilée de la jointure réductrice de contraintes 144 peut être uti- lisée pour satisfaire à de nombreuses exigences de structure. On doit comprendre cependant que le retrait effilé illustré en relation avec une intersection de paroi et de protubérance n'est pas limité à ce cas et qu'il peut être utilisé à des intersections entre divers autres éléments de structure. En bref, la présente invention apporte une pièce moulée en matière thermoplastique nouvelle et améliorée, possédant une jointure réductrice de contraintes pour inhiber le gau- chissement de ladite pièce Plus particulièrement, elle ap- porte une pièce thermoplastique ayant au moins un élément de paroi d'une seule pièce avec au moins un autre élément de structure tel qu'une autre paroi, bride ou zone protubérante. Le gauchissement de la pièce est réduit au minimum par une jointure réductrice de contraintes nouvelle et améliorée, dé- finie par un retrait allongé en forme de gouttière logé dans un élément de paroi au voisinage de l'autre élément de struc- ture La jointure réductrice de contraintes réduit efficace- ment le retrait différentiel de la pièce moulée qui se pro- -8- duirait autrement par suite du refroidissement inégal de la matière plastique à la température ambiante En réduisant le retrait différentiel, on abaisse les contraintes internes et) par suite>empêche le gauchissement de la pièce. -9 - REVENDICATIONS 1 Pièce moulée thermoplastique améliorée comprenant au moins un élément de paroi d'une seule pièce avec au moins un autre élément de structure tel qu'une autre paroi, bride ou zone protubérante, caractérisée en ce qu'elle comprend une jointure réductrice de contraintes ( 40) définie par un retrait allongé en forme de gouttière logé dans ladite paroi ( 32) voi- sine de l'autre élément de structure ( 34), ladite jointure réductrice de contraintes ( 40) étant capable de réduire le retrait différentiel de la matière plastique moulée qui autre- ment se produirait par suite du refroidissement inégal de la matière plastique à la température ambiante, grâce à quoi les contraintes internes sont réduites et le gauchissement de la- dite pièce empêché. 2 Pièce moulée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la largeur (Wl) du retrait formant la jointure ré- ductrice de contraintes ( 40) est égale à la largeur (W 2) de la paroi ( 32) à laquelle il est associé. 3 Pièce moulée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la profondeur (W 3) du retrait de la jointure réduc- trice de contraintes ( 40) est égale à la moitié de la largeur (W 2) de la paroi ( 32) à laquelle il est associé. 4 Pièce moulée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la largeur (W 4) du retrait de la jointure réductrice de contraintes ( 144) se retrécit en direction d'une extrémité de ce retrait. Pièce moulée selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au voisinage de l'une de ces extrémité, la largeur (W 4) du retrait de la jointure réductrice de contraintes ( 144) est égale à la largeur (W 2) de la paroi ( 134) à laquelle il est associé et en ce que la largeur (W 4) de la jointure réductrice de contraintes ( 144) va en diminuant en direction de l'extré- mité opposée du retrait. 6 Pièce moulée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le retrait de la jointure réductrice de contraintes ( 40) est parallèle à l'intersection entre la paroi ( 34) à la- quelle il est associé et l'autre élément de structure ( 36). 7 Pièce moulée selon la revendication 1, 3 ou 6, caracté- risée en ce que le retrait de la jointure réductrice de con- 1 Il 90 ain 4 mals ap quamelq a-T-4 ne 4 T la amosse Ise TT ellenbe T i ( 17 E) Toaed el aique UOTI Desielur T 1 no Tquoo la a TiTT Uaed Ise (ot') sa 4 u Teaquoo ap a Dllq Dnpga ainju To C el ap lieaqoi al anb a D ua 01 aa;Taaqaelu D 69,UOTIUDTP Ua Aal'e, T UO Tas ala Tn Oul 808,Td -6 Tojud allas a P (ZM) lnab 2 u T UT a P 9 TI Toui 'el U a T 25 G Ise q Tleaqa-T np (e M) inapuojoid UT anb D ue le a TD Osse Ise TT 8 T Tenbe T el (ZE) TO Jed el ap (Zm) inab 2 u T el alebe Ise ( 017) SIUTUJ 4 LIOD ap 9 a Z)Tiq Dnp,j ainquio C el ap I Tuiqai np (TM) inabjul el anb e D ue aa ST Je JOUJUD 'T UO Tqe DTP Ua Aa 2 UT UO Ta S ea In Ot U a Da Td -9 ( 9 E) ain 4 Dn-TIS ap quatualp a-T-4 nu 4 l la amosse Ise Il al Tanbel Toied UT a-Tlua UOTI De S Ja 4 UTT i nb Tq UOD Ise 017) Sa 4 U Te Jq - OT- 8 715 O SZ