Brevet FR2659176A1 — publié le 19910906

L'invention concerne un commutateur fabriqué à l'intérieur d'un moteur. En général, les commutateurs destinés à être fabriqués à l'intérieur des moteurs sont en résine, telle qu'une résine phénolique isolante, et ont la forme de corps cylindriques de façon que des lames soient noyées intégralement à des intervalles fixes dans la périphérie des commutateurs. Il est bien connu qu'on mélange des fibres de verre à la résine pour améliorer la résistance de tels commutateurs. Jusqu'à présent on a moulé les commutateurs selon les procédés de moulage par compression, de moulage par transfert et de moulage par injection, comme représenté à la figure 5. Dans le procédé de moulage par compression la résine, après avoir été ramollie et fondue par chauffage sous pression dans une cavité de moulage, est chauffée et durcie afin de réaliser un commutateur moulé. Il y a donc un problème du fait qu'il peut exister des parties qui ne durcissent pas. En outre, dans un commutateur fait de résine mélangée à des fibres de verre, les fibres de verre mélangées sont orientées de façon désordonnée. Il en résulte un problème du fait que le commutateur ne peut pas présenter une robustesse de rotation suffisante pour fonctionner à hautes températures.D'autre part, dans les procédés de moulage par transfert et de moulage par injection, après que la résine ait été préalablement ramollie et fondue dans une chambre de chauffage (cylindre de chauffage), on la verse dans une cavité pour son chauffage et son durcissement. Par conséquent, à la différence du procédé de moulage par compression, il n'y a pas de problème dû à des parties qui n'auraient pas durci. Dans ces derniers procédés de moulage, lorsque les fibres de verre sont mélangées à la résine, les fibres de verre sont orientées pratiquement et uniformément dans la direction périphérique du commutateur pendant qu'on alimente en résine la cavité. Autrement dit, comme les fibres de verre sont orientées principalement dans la direction périphérique du commutateur, la robustesse de rotation du commutateur est supérieure aux températures normales. Cette robustesse de rotation cependant est inférieure aux hautes températures (près de la température critique de la résine), ainsi que la résistance aux chocs. Des craquelures peuvent se former, en particulier au voisinage des lames, qui conduisent à des problèmes concernant l'arrondi et la durée de vie du commutateur. De plus, dans les procédés de moulage par transfert et par injection, une bonne partie de la résine reste dans le trou de coulée ou analogue, provoquant un faible rendement de la résine et par conséquent augmentant les coûts de fabrication. La présente invention a été réalisée en raison des problèmes ci-dessus. Elle a pour objet de proposer un commutateur qui résoud ces problèmes. Pour atteindre cet objectif, l'invention propose un commutateur cylindrique qui est totalement moulé en résine de façon qu'un certain nombre de lames soient disposées à des intervalles fixes dans la direction périphérique du commutateur, et qu'un trou d'arbre soit ménagé au centre du commutateur, la résine de moulage étant une résine phénolique mélangée à des fibres de verre et étant moulée par compression, et les fibres de verre qui sont disposées au centre d'une partie de la résine moulée étant orientées principalement dans la direction périphérique du commutateur. Les fibres de verre qui sont mélangées à la résine de moulage sont d'une longueur de 0,2-0,3 mm, d'une épaisseur de 6-13 rm et sont présentes dans une proportion de 55-60 % en poids. Selon l'invention, la construction indiquée ci-dessus permet d'améliorer de façon remarquable l'arrondi et la durée de vie du commutateur, ainsi que sa résistance à haute température aux chocs et aux contraintes de rotation. De plus l'invention permet de fabriquer un tel commutateur à un faible prix. On décrira maintenant une forme d'exécution de l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1A est une vue en plan du commutateur la figure 1B est une vue de face du commutateur la figure 2 est une vue en coupe verticale transversale d'une machine de moulage les figures 3A et 3B sont des vues en coupe transversale, à plus grande échelle, qui montrent respectivement, en comparaison, le commutateur selon l'invention et le commutateur conventionnel la figure 4 est un tableau de comparaison de la robustesse des commutateurs, ceux-ci présentant différents rapports d'orientation ; et la figure 5 est un tableau comparant divers procédés de moulage. Aux figures 1 et 2 le chiffre de référence 1 désigne un commutateur qui est fabriqué à l'intérieur d'un moteur. Les lames la sont intégralement noyées, à des intervalles fixes, dans la périphérie du commutateur 1. Celui-ci, fabriqué en une résine phénolique isolante, présente la forme d'un corps cylindrique de façon que soit fabriqué un trou d'arbre pénétrant lb. L 'arbre du moteur est introduit par pression dans ce trou d'arbre lb, puis est fixé. Le chiffre de référence 2 désigne une machine de moulage utilisée pour le commutateur 1. Cette machine de moulage 2 est construite de telle façon qu'une matrice supérieure 3, une matrice inférieure 5 et d'autres composants soient intégralement combinés ensemble. Une chambre de remplissage 3a est formée dans la matrice supérieure 3 en pénétrant verticalement à travers celle-ci, alors qu'une cavité (chambre de moulage) Sa est formée dans la matrice inférieure 5. Dans la machine de moulage 2 le plongeur 4, qui est ajusté pour coulisser à l'intérieur de la chambre de remplissage 3a à partir du dessus de celle-ci, est actionné pour introduire par pression, à travers une entrée 3b de la chambre de remplissage 3a, une résine déversée dans la chambre de remplissage 3a, dans la cavité Sa à l'intérieur de laquelle les lames la ont été préalablement disposées. On procède alors au moulage du commutateur 1. La cavité Sa de la matrice inférieure 5 est constituée de façon que le commutateur 1 soit moulé en"position verticale". Un axe central 5b, faisant saillie vers le haut à partir du fond de la cavité Sa et servant pour le moulage du trou d'arbre lb du commutateur 1, est réalisé de la façon suivante : le bord avant de l'axe central Sa est dirigé vers la périphérie de l'entrée 3b de la matrice supérieure 3 de façon qu'un espace prédéterminé "D-d" soit ménagé entre ce bord avant et la périphérie de l'entrée 3b, "D" désignant le diamètre intérieur de la chambre de remplissage 3a et "d" désignant le diamètre extérieur de l'axe central 5b.En d'autres termes lorsque la résine, qui est au préalable chauffée et à moitié fondue, est introduite par pression de la chambre de remplissage 3a dans la cavité Sa, on ajuste l'orientation des fibres de verre destinées à être mélangée à la résine de façon que celles-ci soient dirigées dans la direction périphérique du commutateur 1. Cela est dû au fait qu'on fait passer la résine par l'entrée 3b qui est rétrécie par l'axe central 5b. On peut régler la résistance de l'orientation des fibres de verre en modifiant l'écartement entre la périphérie de l'entrée 3b et l'axe central 5b. En outre, le chiffre de référence 6 désigne un ensemble d'injection qui est fixé à la matrice supérieure 3 de la machine de moulage 2. A l'intérieur du dispositif d'injection 6 sont formés intégralement et sont combinés ensemble un cylindre de chauffage 7 comprenant un moyen de chauffage, une vis 8 ajustée à l'intérieur du cylindre de chauffage 7, un dispositif d'entralnement pour entraîner la vis 8, une trémie 9 pour alimenter en résine le cylindre de chauffage 7, et d'autres composants. L'ensemble d'injection 6 est constitué de telle manière qu'une buse 7a, fixée à la paroi latérale de la chambre de remplissage 3a, injecte la résine dans la chambre de remplissage 3a. On expliquera maintenant un procédé de moulage du commutateur 1 au moyen de la machine de moulage 2. D'abord, dans l'ensemble d'injection 6, on chauffe jusqu'à l'état à moitié fondu la résine mélangée aux fibres de verre de renforcement. On emploie principalement des fibres de verre d'une longueur de 0,2-0,3 mm et d'une épaisseur de 6-13 rm, qui sont mélangées à la résine à l'intérieur de l'ensemble d'injection 6. De telles fibres de verre sont mélangées à la résine dans une proportion de 55-60 % en poids. La résine mélangée aux fibres de verre est injectée par la buse 7a à l'intérieur de la chambre de remplissage 3a de la matrice supérieure 3.Les conditions de l'orientation préliminaire des fibres de verre dans la résine injectée dépendent du diamètre de la buse 7a, de la position dans laquelle est injectée la résine, et de l'angle sous lequel est réalisée l'injection. Ensuite, on actionne le plongeur pour introduire par pression, dans la cavité Sa, la résine contenue dans la chambre de remplissage 3a. On chauffe alors la résine et on procède à son durcissement sous pression. Les fibres de verre, mélangées à la résine et disposées autour de l'axe central 5b sont orientées, le long de l'écoulement de la résine, dans la direction périphérique du commutateur 1. D'autre part, dans les espaces ménagés entre les lames 1, les fibres de verre sont orientées, le long de l'écoulement de la résine, dans la direction radiale du commutateur 1. Les fibres de verre sont orientées arbitrairement dans la partie intermédiaire entre la partie qui entoure l'axe central 5b et ces espaces. Selon l'invention cependant, dans cette partie intermédiaire, la tendance d'orientation des fibres de verre dans la direction périphérique du commutateur par rapport à la direction radiale de celui-ci est supérieure à la condition arbitraire d'orientation.C'est-à-dire que la résine à moitié fondue est injectée de façon à être orientée d'une manière préliminaire. L'orientation des fibres de verre est alors ajustée par réglage de l'espace ménagé entre l'entrée 3b et l'axe central 5b lorsqu'on introduit par pression la résine dans la cavité Sa. Un rapport d'orientation If indiquant la tendance d'orientation dans la direction périphérique du commutateur 1 est défini de la façon suivante rapport d'orientation [ = (1 - oC ) x 100 go avec où : e est l'angle formé par les fibres de verre et un axe X lorsqu'une direction tangentielle à la circonférence du commutateur 1 est considérée comme X n est le nombre de fibres de verre dans un plan coupé verticalement par rapport à une direction axiale du commutateur 1. Selon l'invention le rapport d'orientation &gamma; est réglé entre 55-80 %. En d'autres termes, lorsque les fibres de verre sont orientées de façon arbitraire, le rapport d'orientation & est de 50 % . Selon l'invention, toutefois, le rapport d'orientation &gamma; est supérieur à 50 % Donc, selon l'invention, bien que le commutateur 1 soit moulé par compression en utilisant de la résine mélangée à des fibres de verre, il présente une forte robustesse de rotation laquelle ne peut pas être obtenue avec le procédé conventionnel de moulage par compression. Cela est dû au fait que les fibres de verre au centre d'une partie en résine sont principalement orientées dans la direction périphérique du commutateur 1.De plus, toutes les fibres de verre ne sont pas orientées dans la direction périphérique comme c'est le cas dans le moulage par transfert et dans le moulage par injection, dans ces deux procédés de moulage en effet toutes les fibres de verre sont orientées dans la direction périphérique. Donc, à hautes températures, il ne se formera pas de craquelure le long des directions des fibres de verre au voisinage des circonférences intérieures des lames la. Comme représenté à la figure 4, le commutateur 1 donne de bons résultats lors des différents essais de résistance et fait preuve d'une excellente robustesse de rotation, en particulier à proximité de la température critique de la résine. En conséquence. même lorsqu'on utilise le commutateur 1 à des températures de surchauffe ou de surfusion, celui-ci ne peut pas être endommagé.Il en résulte qu'il est possible d'améliorer l'arrondi et la durée de vie du commutateur 1. En outre, comme cela se produit dans le procédé de moulage par compression, il y a peu de perte de résine dans le procédé de moulage employé selon la présente invention. Il est donc possible de réduire de façon drastique les coûts, tout en augmentant le rendement de la résine. En plus, comme on utilise principalement des fibres de verre ayant une longueur de 0,2-0,3 mm et une épaisseur de 6-13 rm, et comme ces fibres de verre sont mélangées à la résine dans une proportion de 55-60 % en poids, le commutateur 1 présente d'excellentes qualités de compatibilité, de fluidité, de maniabilité, de très bonnes qualités de moulage, et diverses résistances. Selon la présente invention, comme on l'a décrit plus haut, bien que le commutateur soit obtenu par moulage par compression de résine mélangée à des fibres de verre, il présente une grande robustesse de rotation que l'on ne peut pas obtenir avec des produits moulés fabriqués par le procédé conventionnel de moulage par compression. Ceci est dû au fait que les fibres de verre, au centre de la partie en résine, sont principalement orientées en direction périphérique. En outre, toutes les fibres de verre ne sont pas orientées dans la direction périphérique, au contraire de ce qui est le cas dans les procédés de moulage par transfert et de moulage par injection. Donc, à hautes températures, il ne se formera pas de craquelure le long des directions des fibres de verre dans les parties de circonférence intérieure des lames. Il en résulte qu'il est possible d'obtenir un commutateur qu'on empêche d'être déformé ou endommagé, et qui présente des qualités supérieures d'arrondi et de durée de vie. En plus, comme le commutateur selon l'invention est moulé par le procédé de moulage par compression qui n' entraîne qu'une faible perte de matière, il est possible de réduire les coûts de façon appréciable tout en augmentant le rendement de la résine. REVENDICATIONS 1. Commutateur cylindrique (1) intégralement moulé en résine, qui comprend une partie périphérique extérieure où sont disposées un certain nombre de lames (la) à des intervalles déterminés dans la direction périphérique du commutateur (1) et une partie centrale où est formé un trou d'arbre (lb), caracérisé en ce que la résine de moulage est une résine phénolique mélangée à des fibres de verre et moulée par compression, et en ce qu'un rapport d'orientation des fibres de verre, indiquant leur tendance d'orientation dans la direction périphérique du commutateur (1) par rapport à la direction radiale de celui-ci est, à la partie médiane du commutateur (1) entre ladite partie périphérique extérieure et ladite partie centrale de celui-ci, supérieur à la condition arbitraire d'orientation. 2. Procédé de fabrication d'un commutateur cylindrique (1) intégralement moulé en résine, qui comprend une partie périphérique extérieure où sont disposées un certain nombre de lames (la) à des intervalles déterminés dans la direction périphérique du commutateur (i) et une partie centrale où est formé un trou d'arbre (lb), caractérisé en ce qu'on utilise comme résine de moulage une résine phénolique mélangée à des fibres de verre, en ce que ladite résine de moulage, après avoir au préalable été chauffée et à moitié fondue, est introduite par pression à l'intérieur d'une cavité (5a) en traversant une entrée (3b) qui est rétrécie par un axe central (5b) servant à former ledit trou d'arbre (lb), de sorte que le rapport d'orientation des fibres de verre, indiquant leur tendance d'orientation dans la direction périphérique du commutateur (1) par rapport à la direction radiale de celui-ci, soit supérieur à la condition arbitraire d'orientation à la partie médiane du commutateur (1) entre ladite partie périphérique extérieure et ladite partie centrale de celui-ci, et en ce que ladite résine de moulage est moulée par compression. 3. Procédé de fabrication d'un commutateur cylindrique (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres de verre mélangées à la résine de moulage ont une longueur de 0,2-0,3 mm et une épaisseur de 6-13 em, et sont contenues dans la résine dans une proportion de 55-60 % en poids. 4. Commutateur cylindrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres de verre mélangées à la résine de moulage ont une longueur de 0,2-0,3 mm et une épaisseur de 6-13 fm, et sont contenues dans la résine dans une proportion de 55-60 % en poids.