Brevet FR2589389A1 — publié le 19870507

L'invention a pour objet un procédé et un outil- lage de fabrication de cages pour roulements à billes. Elle vise, en particulier, un procédé et un ou- tillage pour la fabrication de ce qu'il est convenu d'appe- ler des cages à griffes, c'est-à-dire des cages dans les- quelles sont en partie logées des billes et qui, dans les roulements à billes, définissent et assurent le positionne- ment relatif des billes les unes par rapport aux autres, en particulier l'espacement régulier des divers éléments de roulement. Alors que les cages pour roulements à billes ont été initialement fabriquées en métal, on connaît déjà depuis de nombreuses années, par exemple par FR-A-993 520, FR-A-1 104 502 ou FR-A-1 104 870, des cages à griffes en ma- tière thermoplastique obtenues par injection, par exemple de polyamides chargés ou non chargés. De telles cages sont généralement fabriquées à l'aide d'un procédé suivant lequel on construit un moule dont l'empreinte est ménagée, en partie, par les billes de la cage à griffes que le moule est destiné à fabriquer, lesdites billes étant usinées pour leur fixation sur une couronne o elles sont maintenues par des vis qui coopérent avec des forages borgnes qu'elles présen- tent. La réalisation d'un tel moule est relativement complexe, longue et coûteuse, de sorte que sa fabrication n'est envisagée que pour l'exécution de grandes séries de cages d'un même modèle de roulement. Or s'il existe des débouchés pour de petites ou moyennes séries de telles cages à griffes, différant entre elles par leur forme et/ou leurs cotes, il n'a pas été possible, à ce jour, de satisfaire à cette demande et cela en raison des difficultés liées au coût élevé de réalisation des empreintes de moulage mises en oeuvre pour la fabrica- tion de telles cages à griffes. C'est précisément, un but de la présente inven- tion de fournir un procédé et un outillage de fabrication de cages pour roulements à billes en matière plastique injec- tée qui permettent de pallier aux inconvénients mentionnés ci-dessus de coût et de rapidité de fabrication. C'est, aussi, un but de l'invention de fournir un procédé de fabrication de cages pour roulements à billes et un outillage pour sa mise en oeuvre dont l'exploitation puisse être conduite dans les installations actuelles de formage des matières thermoplastiques, notamment à l'aide des presses à injecter existantes et connues. C'est, encore, un but de l'invention de fournir un procédé de fabrication de cages pour roulements à billes et un outillage pour sa mise en oeuvre qui autorisent la réalisation de cages à griffes de types et de dimensions très divers permettant ainsi de répondre aux multiples desiderata de la pratique. C'est, enfin, un but de l'invention de fournir un tel procédé et un outillage pour sa mise en oeuvre qui, complémentairement, permettent une fabrication plus ration- nelle et dans de meilleures conditions de rendement que celles possibles jusqu'alors, notamment par une meilleure maitrise que par le passé des phénomènes thermiques de mou- lage et de démoulage. Un outillage de fabrication de cages à griffes pour roulements à billes selon l'invention, comprenant un moule proprement dit et une empreinte propre à être placée à l'intérieur dudit moule, ladite empreinte comportant une couronne et upnepluralité-de billes limitant une cavité de moulage définissant un pont, des alvéoles et des griffes d'une telle cage, est caractérisé en ce que ladite emprein- te est réalisée en plusieurs parties propres à être solida- risées entre elles, conformées pour ménager une multiplicité d'évidement ayant chacun sensiblement la forme d'une portion de calotte sphérique, de sorte que lorsque lesdites parties sont assemblées lesdits évidements ménagent une multiplicité de logements sensiblement sphériques dans chacun desquels est reçue une bille maintenue dans une position préétablie déterminant avec précision un alvéole et des griffes de ladite cavité de moulage. Dans une forme de réalisation avantageuse, l'empreinte est réalisée en quatre parties dont certaines comprennent non seulement les évidementsconstitutifs des lo- gements de réception des billes mais aussi des moyens de canaux d'injection, de passage des organes de démoulage, etc... Dans une réalisation préférée, une première partie de l'empreinte est propre à être solidarisée, par l'intermédiaire d'un moule,avec le plateau fixe d'une machine d'injection de matière thermoplastique; une seconde partie est propre à être solidarisée, par l'intermédiaire du moule, avec le plateau mobile de ladite machine d'injection; une troisième partie, ou noyau, destinée à garnir une cheminée axiale de ladite seconde.partie est conformée au voisinage du plan de joint suivant un chambrage et une quatrième partie, ou couvercle de noyau, est propre à coopérer avec ledit chambrage d'une part et avec une cavité ménagée au voisinage du plan de joint de ladite première partie, d'autre part, des moyens de vis d'assemblage étant prévus entre lesdites troisième et quatrième parties. De façon en soi connue, le noyau est percé d'un forage axial de passage d'un arrache-carotte et ladite seconde partie est percée de forages longitudinaux de passage d'extracteurs. Pour réduire le cycle de fabrication, lesdites première et seconde parties sont munies, sur leur périphérie cylindrique externe, de gorges de circulation de fluide de refroidissement. L'invention vise aussi un procédé pour la fabri- cation de cages pour roulements à billes, par injection de matière thermoplastique armée ou non armée dans un moule garni d'une empreinte définissant une cavité de moulage, ca- ractérisé en ce qu'on réalise d'abord, par des techniques connues d'usinage des métaux, différentes parties de l'em- preinte conformées pour ménager une multiplicité d'évide- ments ayant chacun sensiblement la forme d'une portion de calotte sphérique, en ce que l'on assemble les première et seconde parties de l'empreinte pour former des logements sensiblement hémisphériques, en ce que l'on met en place des billes dans lesdits logements, en ce que l'on assemble les autres parties constitutives de l'empreinte, en ce que l'on solidarise entre elles lesdites parties, en ce que l'on met en place l'empreinte dans le moule destiné à la recevoir, en ce qu'on procède à l'injection de la matière thermoplastique, chargée ou non chargée, et en ce que l'on procède au démou- lage et à l'extraction des billes hors des griffes qui les enserrent en profitant de l'élasticité de la matière plas- tique constitutive de la cage. Un tel procédé permet de considérablement simpli- fier et, partant, de réduire les coûts de fabrication d'une empreinte, notamment compte tenu des possibilités offertes par les techniques modernes d'usinage mécanique, comme celles de l'électro-érosionde l'électro-formage, des techniques du type FAO ou analogues. L'invention sera mieux comprise par la descrip- tion qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue en coupe d'un appareil selon l'invention; - la figure 2 est une demie-vue de dessus d'une partie d'appareil selon l'invention, suivant les flèches 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe partielle ana- logue à la figure 1, mais à plus grande échelle; - la figure 4 est une vue partielle, développée, selon la ligne 4-4 de la figure 2, à plLs grande échelle; - la figure 5 est une vue schématique, en pers- pective, d'une cage à griffes pour roulements à billes, telle qu'obtenue à l'aide d'un procédé et d'un outillage selon l'invention. On se réfère d'abord aux figures 1 à 3 qui mon- trent un outillage selon l'invention de fabrication de cages à griffes pour roulements à billes en matière thermoplasti- que injectée, par exemple en polyamide chargé ou non chargé. Un tel outillage, destiné à équiper le moule M en soi connu d'une machine d'injection de matière thermo- plastique à plateau fixe A et plateau mobile B, comprend essentiellement une empreinte 10 qui, selon l'invention, dé- finit une cavité de moulage destinée à recevoir la matière thermoplastique injectée par assemblage entre elles de quatre parties distinctes et de billes. De façon plus précise, l'empreinte 10 comprend une première partie 11 de forme générale cylindrique, propre à être solidarisée par l'intermédiaire du moule M avec le plateau fixe A, percée suivant son axe 16 d'un forage 12 pour l'injection de la matière thermoplastique et dont la face 13, opposée à celle de fixation au moule M et au pla- teau A, forme une des faces du plan de joint 14. Au voisina- ge de ce dernier, et comme bien visible sur la figure 3, la partie 11 présente une cavité 27, limitée par une face 15, une face 17 percée d'un ou de préférence plusieurs orifi- ces 18 de passage de la matière injectée et la face de joint 13. En outre, et conformément à l'invention, ladite pièce 11 est conformée au voisinage du plan de joint suivant une multiplicité d'évidements 19 en forme de portions de calotte sphérique, régulièrement répartis au point de vue angulaire autour de l'axe 16 qui est également celui de la cage à griffes lors de sa fabrication. Une seconde partie de l'empreinte- 10 est consti- tuée par une pièce 20 destinée à être fixée par l'intermé- diaire du moule M sur le plateau mobile B de la machine d'injection et qui est de même forme générale cylindrique que celle de la pièce 11 à laquelle elle peut être accolée par sa face 21 définissant le plan de joint 14. Dans ladite pièce 20 est ménagée une cheminée axiale 22 qui se termine à l'opposé du plan de joint par un lamage 23 et qui, au voisi- nage de son débouché sur la face 21,présente des évidements 24 à même répartition angulaire régulière que les évidements 19 de la pièce 11, eux aussi en forme de portions de calotte sphérique. Dans ces évidements 24 sont en outre formés des évidements 28 eux aussi en portion de calotte sphérique et destinés à ménager les cavités de moulage des griffes. Comme visible sur les figures 1 et 3 la pièce 20 est complémentai- rement percée de canaux longitudinaux 25, régulièrement ré- partis autour de l'axe 16 pour le passage d'éjecteurs 26 dont le rôle sera précisé ci-après. La cheminée 22 à lamage 23 est prévue pour rece- voir un noyau 30 qui constitue une troisième partie de l'em- preinte. Ce noyau, dont la face inférieure repose sur le plateau B et dont la face supérieure 31 est dans le plan de joint 14, est percé d'un canal axial 33 de passage d'un arrache-carotte 34, présente à sa partie supérieure un cham- brage 32 et est conformé à la périphérie de sa face annulaire plane 31 suivant une multiplicité d'évidements 35 en forme de portions de calotte sphérique, angulairement équidistants et disposés en correspondance des évidements 19 et 24 des pièces 11 et 20. Dans certaines réalisations, correspondant à des types de cages particuliers, les évidements 35 présen- tent des évidements analogues à ceux référencés en 28 ci- dessus-et qui contribuent à définir les cavités de moulage des griffes. L'empreinte 10 comprend aussi une partie 40, ou couvercle de noyau à corps cylindrique tubulaire 41 propre à coopérer avec le chambrage 32 de la pièce 30 et à couver- cle 42 de forme conjuguée à celle de la cavité 27 de la pièce 11 pour ménager dans la cavité de moulage le volume constitutif du pont P de la cage de roulement, figure 3. De façon analogue aux pièces 10, 20 et 30, la pièce 40 est con- formée à la périphérie externe de la base du chapeau 42 sui- vant des évidements 43 en forme de portions de calottes sphériques et dont la disposition angulaire, le nombre et par suite le pas sont identiques à ceux des évidements 19, 24 et 35 des autres parties de l'empreinte. La pièce 40 est en outre percée d'un canal 44 prolongeant le canal 33 de la pièce 30 lorsque lesdites piè- ces sont réunies entre elles par des vis 45 dont les tiges coopèrent avec des trous borgnes taraudés 46 de la pièce 30 et dont les têtes 47 sont logées dans des creusures 48 du couvercle 42. Celui-ci est percé de lumières obliques 49, qui viennent en regard des trous 18 de la pièce 11 lorsque l'empreinte est assemblée, et qui servent au passage de la matière thermoplastique injectée. Pour le montage de l'empreinte, on met tout d'abord en place le noyau 30 dans la pièce 20 jusqu'à butée d'un épaulement dudit noyau contre le lamage 23; on dispose alors, dans les évidements hémisphériques formés par les portions de calottes sphériques 24 et 35, des billes 50 d'un diamètre correspondant à celui desdits évidements, on rap- porte la partie 40 de couvercle de noyau sur les parties 20 et 30 et sur les billes 50 et l'on met en place les vis 45; lorsqu'on rapporte sur cet ensemble la partie 11 de l'em- preinte, l'outillage est prêt à être utilisé. L'injection de matière thermoplastique, conduite de façon usuelle, fournit alors une cage C à pont P et griffes G, figure 4, que l'on extrait du moule après que le plateau mobile B ait été éloigné du plateau fixe A de la machine d'injection en faisant application de l'élasticité du matériau constitutif de la cage, les éjecteurs 26 contri- buant à l'extraction de la pièce hors du moule. Le procédé et l'outillage selon l'invention per- mettent la fabrication de cages à griffes pour roulements à billes de formes et de dimensions les plus variées, par exemple à détrompeurs d (figure 4) pour la mise en place automatique des billes ou du type de celle montrée sur la figure 5 qui illustre une partie de cage dont le pont E est évidé pour des considérations de légèreté et dont les griffes G sont disposées de part et d'autre des alvéoles a de logement des billes (non représentées). La possibilité d'usiner séparément et avec grande précision chacune des parties constitutives de l'em- preinte, notamment par les techniques modernes d'électro- érosion, d'électro-formage associées ou non aux techniques de FAO, permet de réaliser de façon simple et sûre les logements de maintien en position des billes 50 dans l'em- preinte, avec pour conséquence une fabrication de cages aussi précise mais plus rapide que par les techniques de l'Art antérieur. A la rapidité de fabrication contribue encore le fait que les parties 11 et 20 de l'empreinte étant réalisées en tant que pièces massives, elles peuvent être aisément usinées sur leur périphérique pour ménager des gorges comme et 56, figure 1, de circulation de fluide de refroidisse- ment permettant de réduire le cycle de fabrication et de ce fait, d'augmenter les cadences de fabrication. 258938g REVENDICATIONS 1 ) Outillage de fabrication de cages à griffes pour roulements à billes comprenant un moule proprement dit et une empreinte propre à être placée à l'intérieur dudit moule, ladite empreinte comportant une couronne et une plu- ralité de billes limitant une cavité de moulage définissant un pont, des alvéoles et des griffes d'une telle cage, ca- ractérisé en ce que ladite empreinte est réalisée en plu- sieurs parties (11, 20, 30, 40) propres à être solidarisées entre elles, conformées pour ménager une multiplicité d'évidements ayant chacun sensiblement la forme d'une por- tion de calotte sphérique, de sorte que lorsque lesdites parties sont assemblées lesdits évidements ménagent une multiplicité de logements sensiblement sphériques dans cha- cun desquels est reçue une bille (50) maintenue dans une position préétablie déterminant avec précision un alvéole et des griffes de ladite cavité de moulage. 2 ) Outillage selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'empreinte (10) comprend: - une première partie (11) propre à être solida- risée par l'intermédiaire d'un moule (M) avec le plateau fixe (A) d'une machine d'injection de matière thermo- plastique; - une seconde partie (20) propre à être solida- risée par l'intermédiaire du moule (M) avec le plateau mobile (B) de ladite machine d'injection; - une troisième partie (30), ou noyau, destinée à garnir une cheminée axiale (22) de ladite seconde partie et qui est conformée au voisinage du plan de joint (14) sui- vant un chambrage (32); - une quatrième partie (40), ou couvercle de noyau, propre à coopérer avec ledit chambrage (32) d'une part et avec une cavité (27) ménagée au voisinage du plan de joint de ladite première partie, d'autre part; et - des moyens de vis d'assemblage (45) entre lesdites troisième et quatrième parties. 3 ) Outillage selon la revendication 2, caracté- risé en ce que les griffes de la cavité de moulage sont ménagées par des évidements (28) en forme de portions de calotte sphérique prévus dans les évidements (24) de ladite seconde partie (20). 4 ) Outillage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, de façon en soi connue, le noyau (30) est percé d'un forage axial de passage d'un arrache-carotte et en ce que ladite seconde partie (20) est percée de forages longitudinaux (25) de passage d'ex- tracteurs (26). ) Outillage selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que lesdites pre- mière et seconde parties sont munies, sur leur périphérie cylindrique externe, de gorges (55, 56) de circulation d'un fluide de refroidissement. 6 ) Procédé pour la fabrication de cages à griffes pour roulements à billes, par injection de matière thermoplastique armée ou non armée dans un moule garni d'une empreinte définissant une cavité de moulage, caractérisé en ce qu'on réalise d'abord, par des techniques connues d'u- sinage des métaux, différentes parties d'une empreinte con- formées pour ménager une multiplicité d'évidements ayant chacun sensiblement la forme d'une portion de calotte sphé- rique, en ce que l'on assemble une première et une seconde parties de l'empreinte pour former des logements sensible- ment hémisphériques, en ce que l'on met en place des billes dans lesdits logements, en ce que l'on assemble les autres parties constitutives de l'empreinte, en ce que l'on solida- rise entre elles lesdites parties, en ce que l'on met en place l'empreinte dans un moule destiné à la recevoir, en ce qu'on procède à l'injection de la matière thermoplastique, chargée ou non chargée et en ce que l'on procède au démoula- ge et à l'extraction des billes hors des griffes qui les enserrent en profitant de l'élasticité de la matière plasti- que constitutive de la cage.