Brevet FR2572988A1 — publié le 19860516

La présente invention concerne les roulements entourés de matière plastique du type comprenant une partie-roulement et une partie- poulie réalisée en matière plastique, et plus particulièrement les roule- ments entourés de matière plastique présentant une structure dans laquelle, après le moulage par injection, se trouve empêchée une contraction dimen- sionnelle localisée. On connaît déjà bien, et on utilise couramment dans des pou- lies ou éléments analogues, des roulements dits roulements entourés de matière plastique dans lesquels une poulie réalisée en matière plastique se trouve assemblée en un seul bloc au chemin extérieur de roulement du roulement par moulage par injection. On a par exemple mis en oeuvre, comme procédé pour fabriquer de tels roulements entourés de matière plastique, un procédé selon lequel on insère au préalable un roulement fini dans un moule de formage de ma- tière plastique et on coule par injection sous pression élevée de la matière plastique fondue dans ce moule de formage, à partir d'une buse et à travers une entrée, afin de réaliser ainsi un moulage constituant ce que l'on appelle le procédé de moulage à insertion. Toutefois, la partie-poulie commence à refroidir immédiate- ment apres le moment o elle se trouve injectée hors de la buse, mais ce refroidissement progresse à partir de la surface en direction de l'intérieur de la poulie une fois que la matière plastique a été coulée dans le moule de formage, et par conséquent la partie de faible épaisseur refroidit rapidement, tandis que la partie de forte épaisseur refroidit lentement. En conséquence, cette partie de forte épaisseur de la partie- poulie qui refroidit la dernière après le moulage, attire la matière plastique environnante lorsqu'elle se solidifie, et par conséquent il se produit dans cette partie de forte épaisseur une importante contraction dimensionnelle localisée. Lorsque le volume de la partie-poulie est rela- tivement élevé, s'il est prévu plusieurs entrées et que l'on coule de la matière plastique à travers celles-ci, la matière plastique coulée à travers les entrées respectives forme une zone de convergence dans un plan bissecteur sensiblement équidistant des entrées adjacentes et il se forme dans cette zone des lignes de soudage. Dans la région de ces lignes de soudage, la matière plas- tique s'est déjà considérablement refroidie et mélangée lorsque le mou- lage est terminé, et par conséquent, par comparaison avec les autres -2régions, il est difficile qu'une contraction dimensionnelle ait lieu, cette région formant alors une zone convexe. Dans le cas d'une utilisa- tion oO cette zone convexe se trouve en contact avec une autre pièce, par exemple dans un cas oD une courroie se déplace par-dessus la surface périphérique extérieure d'une poulie, cette poulie peut se trouver endommagee ou des vibrations peuvent y être induites, et il devient par conséquent nécessaire d'assurer un finissage de cette surface périphé- rique extérieure de la poulie pour donner une surface lisse. Par ail- leurs, lesdites lignes de soudage fusionnent l'une avec l'autre une fois que la matière plastique s'est considérablement refroidie, et elles sont par conséquent faibles sur le plan résistance mécanique, par comparaison avec les autres zones, et elles peuvent parfois voir leur résistance mécanique réduite jusqu'à 70 %. La figure 1 des dessins annexes représente une poulie en matière plastique utilisée jusqu'ici, ainsi qu'un dispositif de coulée matière plastique servant à façonner celle-ci en éliminant l'inconvénient mentionné ci-dessus qui est particulier à la technique bien connue. Comme le montrent les figures 1 et 2 des dessins annexes, une poulie 6 réalisée en matière plastique est rendue solidaire, de ma- nière à faire bloc avec lui, par moulage à insertion, du chemin extérieur de roulement 1 d'un roulement B comprenant ce chemin 1, un chemin inté- rieur de roulement 2, des billes 3, un organe de retenue 4 et un élément d'étanchéité 5. Cette poulie 6 présente une partie principale 61a entou- rant radialement la périphérie extérieure du chemin extérieur de roulement 1, et des parties s'étendant dans le sens axial à partir de cette partie principale 61a en direction des côtés opposés, au-delà des surfaces extrê- mes du chemin extérieur de roulement 1,et dans lesquelles sont noyées ces surfaces extrêmes du chemin 1, ces parties de prolongement axial étant venues de matière avec la partie principale 61a. Chacune de ces parties s'étendant axialement présente des cavités 62a s'ouvrant vers l'extérieur dans le sens axial et disposées en des emplacements à répartition angulaire uniforme suivant le sens circon- férenciel. De la sorte, chaque partie de prolongement présente des parties en forme d'anneau 60a et 60b s'étendant en direction du côté pé- riphérique externe et du coté périphérique interne, des nervures 63a, disposées suivant des angles au centre uniformément répartis, reliant radialement ces deux parties en forme d'anneau 60a et 60b et délimitant entre elles lesdites cavités 62a, de façon a rendre uniforme le plus pos- - 3 - sible la contraction dimensionnelle de la poulie 6 et à fournir une rigi- dité modérée à l'encontre de la charge provenant d'une courroie ou élé- ment analogue se déplaçant par-dessus la surface périphérique extérieure de cette poulie. Comme le montre la figure 1, il est prévu, dans une partie du dispositif de coulée de matière plastique fondue servant au formage d'une telle poulie 6, un trou de coulée ou buse de carotte S, indiqué en trait interrompu en son centre, et cinq canaux d'alimentation R1 qui s'étendent radialement à partir de ce trou de coulée afin de rendre uni- forme le plus possible le refroidissement, la pointe extrême de chacun de ces canaux d'alimentation communiquant avec une première entrée Ga qui constitue l'orifice d'entrée de matière plastique de la poulie, cette première entrée étant prévue au voisinage du bord périphérique interne de la surface extrême de la poulie, plus précisément dans la surface extrême de la partie en forme d'anneau 60b. Cette partie périphérique intérieure b de ladite partie de prolongement qui est juxtaposée à la surface extrême du chemin extérieur de roulement 1 constitue, à partir de la première entrée Ga un canal d'alimentation en forme d'anneau R2. La partie extérieure dans le sens radial de ce canal annulaire d'alimenta- tion R2 constitue la partie s'étendant axialement 60a de la partie-poulie 61a. Les nervures 63a situées entre ce canal annulaire d'alimentation et la partie s'étendant axialement 60a jouent également le rôle d'une seconde entrée qui fait communiquer le canal annulaire R2 avec la partie-poulie 61a. Ces nervures servant de seconde entrée sont réalisées, suivant la direction circonférencielle, avec une largeur égale et sous un pas égal, comme pré- cédemment indiqué. En ce qui concerne les cavités 62a ménagées entre des nervures adjacentes, il est souhaitable que la surface extrême du chemin extérieur de roulement soit exposée à l'air libre, afin que la matière plastique puisse de préférence ne s'écouler, du canal annulaire jusque dans la partie-poulie, qu'à travers la seconde entrée. Par ailleurs, afin de rendre uniforme la contraction dimen- sionnelle, il est prévu, dans la surface extrême de la poulie située à l'opposé de l'entrée Ga, des cavités 62a' et des nervures de renforcement 63a analogues à celles situees sur la face voisine de ladite entrée. Lorsqu'on verse de la matière plastique fondue à partir du trou de coulée, pour réaliser le formage d'une poulie présentant une telle forme, l'écoulement de matière plastique fondue traverse les cinq canaux - -4 d'alimentation R1 de la manière indiquée par des flèches, et elle se trouve envoyée dans les premières entrées Ga, cette matière plastique fondue s'écoulant essentiellement suivant le sens circonférenciel dans le canal annulaire d'alimentation R2, la matière plastique parvenant à chaque fois aux secondes entrées 63a, pour s'écouler dans la partie- poulie 61a. Si l'on appelle par exemple a l'une des cinq premières en- trées et b l'entrée voisine, la matière plastique fondue introduite à partir de l'entrée a et la matière plastique introduite à partir de l'entrée b s'écoulent, de manière séparée, suivant deux sens circonfé- renciels dans le canal annulaire d'alimentation, ces écoulements de:ma- tière plastique séparés traversant ce canal annulaire et lesdites secon- des entrées pour parvenir dans la partie-pçulie o ils fusionnent l'un avec l'autre suivant le plan bissecteur Fa des entréesa et b qui cons- titue de la sorte un plan de convergence. Cela est vrai pour chacune des premières entrees, si bien qu'il se forme au total cinq plans de convergence. Apres son introduction, la matière plastique commence à re- froidir au fur et à mesure que le temps s'écoule, et, dans les plans de convergence Fa, il se développe une réduction de pression et de tempéra- ture par comparaison avec le moment de la coulée, mais, du fait qu'il est prévu un certain nombre d'entrées, il n'apparaît pas une différence impor- tante entre les températures des diverses parties, et en outre, du fait qu'il est prévu des cavites, l'épaisseur se trouve rendue uniforme le plus possible, et par conséquent la formation d'une contraction dimensionnelle localisée et de zones convexes 64a nuisibles à l'endroit des plans de convergence se trouve réduite, si ce n'est supprimée. Cependant, si l'on accroit le nombre des premières entrées, la précision dimensionnelle de la partie-poulie se trouvera améliorée de manière correspondante. Toutefois, dans l'exemple de la technique antérieure décrit ci-dessus, la présence de cinq premières entrées requiert la présence de -cinq canaux d'alimentation, et cela entraîne le problème d'un rendement réduit de la matière qui affecte à son tour de manière négative le prix de revient du produit. Ctest pourquoi la présente invention a pour but de fournir un roulement entouré de matière plastique dans lequel, sans que l'on accroisse le nombre des premières entrées, il ne se crée pas de contrac- tion dimensionnelle localisée dans la périphérie extérieure de la poulie, ni de zones convexes sur les plans de convergence de la matière plastique. Dans ce but, l'invention a pour objet un roulement entouré de -5- matière plastique, du type dans lequel une poulie réalisée en matière plastique, plus large que la largeur du chemin extérieur de roulement du roulemertet présentant des parties de prolongement sur les côtés opposés de ce chemin extérieur de roulement, se trouve assemblée, de manière à for- mer bloc avec lui, par moulage par injection à insertion, à ce chemin extérieur de roulement du roemert,cette poulie présentant, dans une de ses surfaces extrêmes, des entrées pour couler de la matière plastique à tra- vers elleE des cavités étant prévues en plusieurs emplacements suivant le sens circonférenciel, entre le bord périphérique interne et le bord péri- phérique externe de cette surface extrême de la partie de prolongement de la poulie, tandis que les parties de matière plastique qui se trouvent entre ces cavités constituent des nervures de renforcement, caractérisé en ce que l'épaisseur des nervures situées entre les cavités adjacentes pré- vues dans au moins une surface extrême est prévue plus grande lorsqu'on s'éloigne des entrées suivant la direction circonférencielle. Grâce à cet agencement, à savoir que l'épaisseur d'au moins les nervures 63n situées entre les cavités adjacentes 62n est réalisée plus grande en s'éloignant des entrées suivant le sens circonférenciel, cela rend possible un contrôle de l'uniformisation de la quantité et de la vitesse à laquelle la matière plastique coulée à partir des entrées G se trouve introduite dans la poulie 61. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limita- tif, et en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente une poulie en matière plastique moulée par insertion et une partie d'un dispositif de coulée de matière plastique fondue de la technique antérieure, - la figure 2 est une vue en coupe transversale prise sui- vant la ligne X-0-Y de la figure 1 et montrant la poulie en l'absence du dispositif de coulée de matière plastique fondue, - la figure 3 représente schématiquement un mode de réali- sation conforme à la présente invention. Cette figure 3 est une vue en élévation montrant un mode de réalisation correspondant à celui de la figure 1. Dans ce présent mode de réalisation, la vue en coupe transversale prise suivant la ligne X-0-Y de cette figure 3 est encore analogue à celle de la figure 2. Si l'on se reporte à ces figures 2 et 3, une poulie 6 en matière plastique, présentant des parties de prolongement 60a et 60b sur - 6- les côtés opposés du chemin extérieur de roulement 1 d'un roulement B qui comprend ce chemin 1, un chemin intérieur de roulement 2, des billes 3, un organe de retenue 4 et un élément d'étanchéité 5, est rendue soli- daire, de manière à faire bloc avec lui, par moulage à insertion, de ce chemin extérieur de roulement i du palier B. Cette poulie 6 est telle qu'il est prévu des entrées G sur la surface d'un canal d'alimentation en forme d'anneau R, en deux empla- cements également répartis dans le sens circonférenciel, l'une des parties 60b venant au contact de la surface extrême du chemin extérieur de roulement constituant ce canal annulaire d'alimentation R et de la matière plastique fondue se trouvant coulée à partir de ces entrées G. Des cavités 62n (n représente l'ordre des cavités et n = 1, 2, 3,...) sont prévues entre la partie de prolongement située coté périphérique externe 60a d'une partie-poulie 61a, qui s'étend dans le sens axial à partir de la surface extrême du chemin extérieur de roulement, et la partie de prolongement située côté périphérique interne 60b qui cons- titue le canal annulaire d'alimentation R. Ces cavités sont telles que la longueur de la cavité 621 (pour n, 1) qui est voisine de l'emplacement d'une entrée est plus longue suivant le sens circonférenciel et devient progressivement plus courte lorsqu'on se rapproche du plan bissecteur des deux entrées. La partie de matière plastique située entre des cavités adjacentes remplit la fonction de nervure de renforcement 63n (n repré- sente l'ordre des nervures avec n = 1, 2, 3,...) lorsque la poulie est soumise à une charge de la part d'une courroie ou d'un élément analogue, et simultanément la fonction d'une seconde entrée pour la matière plasti- que qui s'écoule du canal annulaire d'alimentation R vers la partie- poulie 61a, mais la nervure 631 (pour n = 1) la plus proche de la pre- mière entrée G est d'une épaisseur plus faible dans le sens circonféren- ciel et devient progressivement plus épaisse lorsqu'on se rapproche du plan bissecteur, la nervure située sur ce plan bissecteur étant la plus épaisse. La matière plastique coulée dans les deux entrees G par l'inter- médiaire d'un trou de coulée ou buse de carotte et un canal d'alimentation non représentés s'écoule de manière séparée vers la droite et vers la gauche dans le canal annulaire d'alimentation R, la matière plastique présentant, immédiatement après avoir été introduite dans la première entrée G, à la fois la pression et la température les plus élevées, cette pression et cette température devenant progressivement plus faibles, mais étant donné que la nervure voisine du plan bissecteur est plus épaisse que la nervure la plus proche de la première entrée G, la valeur d'étranglement 2572988- -7 - par rapport à l'écoulement de matière plastique est faible, c'est-adire qu'il devient facile pour la matière plastique de traverser la seconde entree lorsqu'elle s'approche du plan bissecteur en provenant de la pre- miere entrée G. En conséquence, cette valeur d'étranglement est faible même sur la nervure située dans le plan bissecteur o à la fois la pression et la température se trouvent être réduites, et par consequent la matière plastique passe aisément à travers cet emplacement. Cette situation est représentee par la flèche dont la partie plus épaisse indique que le débit est important. De la sorte, si l'épaisseur de chacune des secondes entrées 63n est réglee de manière convenable, le débit dans chaque entrée se trouve rendu uniforme du fait de la relation entre la pression et la température, et la matière plastique qui s'écoule dans la partie-poulie en traversant chaque entrée ne crée pas de désequilibre dans le degré de refroidissement suivant la direction circonférencielle au cours du refroidissement, étant donné que la température de la matière plastique se trouve rendue uniforme après que celle-ci se soit écoulée dans cette partie-poulie. Bien que dans la présente réalisation les premières entrées soient au nombre de deux, on peut choisir ce nombre de manière convenable en fonction du volume de la partie en matière plastique. Par ailleurs, si l'on accroit progressivement l'épaisseur radiale du canal annulaire d'alimentation R à partir des premières entrées et en direction du plan bissecteur, la matière plastique peut parvenir ra- pidement jusqu'à un plan de convergence lorsqu'elle s'écoule à travers le canal annulaire d'alimentation R, le refroidissement de la partie-poulie se trouvant rendu encore ploe uniforme et la contraction dimensionnelle devenant elle-même plus uniforme. Ainsi qu'il ressort de la description qui précède, dans la présente invention, l'épaisseur de la nervure situee entre des cavités adjacentes ménagees dans au moins une surface extrême de la poulie est réalisée plus grande lorsqu'on s'éloigne des premières entrées suivant la direction circonférencielle. Ainsi, suivant l'invention, la matière plastique coulée par l'intermédiaire du trou de coulée, du canal d'alimentation et des premières entrées, s'écoule jusque dans la partie-poulie à partir du canal annulaire d'alimentation en passant à travers les secondes entrées qui ont une valeur d'étranglement diffêrente,et par conséquent le refroidissement en tempéra- -8- ture s'effectue de manière uniforme tout au long de la direction cir- conférencielle de la partie-poulie et il ne se produit pas de contraction localisée, si bien qu'il n'existe pas de zone convexe sur le plan de convergence et que la contraction dimensionnelle est sensiblement unifor- me, ce qui conduit à la suppression de la nécessité d'un travail de finition et à la possibilité de donner une utilisation pratique au produit tel quel à l'état moulé. Par ailleurs, on peut réduire le nombre des premières entrées, si bien que la quantité des trous de coulée et des canaux d'alimentation qui ne fournissent pas de produits peut être faible, ce qui conduit à la possibilité de réaliser des roulements entoures de matière plastique économiques et qui sont d'un rendement élevé. -9 R E V E N D I C A T IONS 1. Roulement entouré de matière plastique, du type dans le- quel une poulie (6) réalisée en matière plastique, plus large que la lar- geur du chemin extérieur de roulement (1) du roulemet(B) et présentant des parties de prolongement (60a-60b) sur les côtés opposés de ce chemin extérieur de roulement (1), se trouve assemblée, de manière a former bloc avec lui, par moulage par injection à insertion, à ce chemin extérieur de roulement (1) du roulement (B), cette poulie (6) présentant, dans une de ses surfaces extrêmes, des entrées (Ga, G) pour couler de la matière plas- tique à travers elles, des cavités (62a, 62a', 621, 62n) étant prévues en plusieurs emplacements suivant le sens circonférenciel, entre le bord périphérique interne (60b) et le bord périphérique externe (60a) de cette surface extrême de la partie de prolongement (60a-60b) de la poulie (6), tandis que les parties de matière plastique qui se trouvent entre ces ca- vités (62a, 62a', 621, 62n) constituent des nervures de renforcement (63a, 631, 63n), caractérisé en ce que l'épaisseur des nervures (63a, 631, 63n) situées entre les cavités adjacentes (62a, 62a', 621, 62n) prévues dans au moins une surface extrême est prévue plus grande lorsqu'on s'éloigne des entrées (Ga, G) suivant la direction circonférencielle. 2. Roulement entouré de matière plastique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'épaisseur des nervures (63a, 631, 63n) est réalisée plus grande lorsqu'on se rapproche du plan bissecteur des entrées adjacentes (G).