Brevet FR2765650A1 — publié le 19990108

PROCEDE DE FABRICATION D'UN ENGRENAGE A DENTURE SOUPLE ET ENGRENAGE AINSI OBTENU La présente invention se rapporte à un engrenage, par exemple une crémaillère ou une roue dentée, à denture souple et en matière thermoplastique. Elle se rapporte aussi à un engrenage obtenu par ce procédé. Il est souvent avantageux, pour réaliser une chaîne cinématique sans interférences, c'est-à-dire sans jeu entre les engrenages successifs, de réaliser les divers engrenages en une matière thermoplastique relativement souple, par exemple en Polyéthylène, en matière thermoplastique chargée P.T.F.E., ou en A.B.S. chargé en Silicone. Ceci est en particulier réalisable dans tous les cas où une usure rapide des dents des engrenages n'est pratiquement pas à craindre, par exemple parce que l'engrenage est rotatif mais n'a pas de couple à transmettre, ou parce qu'il s'agit d'un engrenage non rotatif, tel qu'une crémaillère. L'inconvénient est alors que ces engrenages présentent une moindre tenue mécanique, du fait de leur texture relativement souple, et ils sont de ce fait sujets à des déformations en fonctionnement qui peuvent être préjudiciables dans certaines applications. L'invention vise à remédier à cet inconvénient. Elle se rapporte à cet effet à un procédé de fabrication d'un engrenage en matière thermoplastique, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser cet engrenage par coinjection, à travers une même buse d'injection, de deux matières thermoplastiques de caractéristiques mécaniques différentes une première matière thermoplastique relativement souple, qui est injectée en tout premier lieu dans l'orifice commun d'injection, de manière à former l'enveloppe de l'engrenage, et une deuxième matière thermoplastique, qui est injectée ensuite et sans attendre, conformément à la technique de co-injection en soi connue, à l'intérieur de cette enveloppe non encore solidifiée, cette deuxième matière possédant des qualités de rigidité mécanique, et étant de ce fait plus dure que la première. L'invention sera bien comprise, et ses avantages et caractéristiques ressortiront mieux, lors de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation en référence au dessin schématique annexé dans lequel La figure 1 représente une roue dentée thermoplastique souple qui est réalisée selon la technique antérieure. La figure 2 montre comment est réalisée, par co-injection, une roue dentée conforme à l'invention. La figure 3 est une demi-coupe longitudinale de la roue dentée ainsi obtenue. La figure 4 est une vue de détail en coupe selon IV-IV de la figure 3. En se reportant à la figure 1, il est représenté, en coupe longitudinale, une roue dentée en matière thermoplastique relativement souple qui est réalisée d'un seul bloc par les classiques techniques d'injection au moule des composés de cette matière thermoplastique. La matière constitutive de cette roue dentée 5 peut être, par exemple, un Polyéthylène, une matière thermoplastique chargée P.T.F.E., ou un A.B.S. chargé Silicone, toutes ces matières étant relativement souples, ce qui est avantageux pour réaliser entre autres des engrenages sans interférences mais non bruyants. En revanche, leur relative souplesse leur confère une médiocre tenue mécanique. Par analogie avec le monde animal, I'invention vise à conférer à de tels engrenages une bonne tenue mécanique en les munissant de l'équivalent d'un squelette en matière dure, ceci étant obtenu par des moyens simples et peu onéreux. En se référant à la figure 2, il s'agit donc de fabriquer une roue dentée analogue à celle de la figure 1, c'est-à-dire relativement souple, mais cependant munie à coeur d'un squelette en matiére thermoplastique relativement dure, et présentant donc de bonnes qualités de tenue mécanique. Pour, conformément à l'invention, réaliser, en une seule opération de technique d'injection, une roue dentée 5 qui soit à la fois souple extérieurement, en particulier sur sa denture externe 6, et rigide et donc plus dure à coeur, il est utilisé un moule en deux parties 8, 9 dont le couvercle 9 est percé d'une buse verticale ou canal d'injection 10 qui débouche axialement dans la cavité interne 11 du moule. L'invention utilise, pour réaliser la roue dentée 5, la technique dite de co-injection qui est actuellement utilisée pour la réalisation économique de boîtes en matière plastique pour lesquelles on veut avoir une enveloppe externe en matière plastique noble, et une partie interne des parois qui est constituée d'une matière de remplissage bon marché. Sur le couvercle 9 du moule est en conséquence appliquée une unité d'injection 13 identique à celles construites pour la réalisation de ces boîtes par coinjection, et comprenant de ce fait dans un même corps un premier fourreau d'injection 14 équipé d'une vis d'Archimède 15 destinée à faire avancer la matière plastique en fusion, et débouchant dans un canal de sortie 16, lui-même coaxial et contigu au canal d'injection 10. un deuxiéme fourreau d'injection 17, orthogonal au premier 14, et donc ici horizontal, qui comporte également une vis d'Archimède 18 coaxiale à un canal de sortie 29 qui lui-même vient déboucher dans le canal de sortie 16 du fourreau 14. Conformément à l'invention, le fourreau vertical 14 est alimenté par les composants en fusion d'une matière thermoplastique souple 19, par exemple une matière chargée en P.T.F.E. En revanche, le fourreau horizontal 17 est alimenté par les composants d'une matière thermoplastique dure 21, par exemple une matière chargée en fibres de verre. Selon la technique de co-injection, on commence à faire tourner tout d'abord la vis 15 seule, ce qui fait avancer les composants de la matière souple en fusion dans le canal de sortie 16 et dans le canal d'injection 10. Cette matière avance alors à l'intérieur de la cavité 11 en fonction de la vitesse d'injection préalablement programmée. Le flot de matière se plaque aux parois. La différence de température entre le moule de cette matière a tendance à figer cette matière dans sa partie externe, et à la transformer en une sorte de ballon élastique que ne demande qu'à se remplir. On arrête alors la rotation de la vis 15, et l'on met en route la vis 18. Les composants de la matière dure en fusion 21 sont alors injectés à leur tour dans les canaux 16 et 10, puis dans la cavité 11, et ils passent à l'intérieur de l'enveloppe élastique formée par l'autre matière 19, pour gonfler celle-ci comme on gonfle un ballon. Finalement, la matière souple 19 vient se plaquer aux parois de la cavité 11, tandis que la matière dure 21 vient remplir le coeur de la cavité, entouré donc de cette enveloppe de matière souple 19. Après refroidissement, démoulage, et ébavurage, le résultat obtenu est celui représenté sur les figures 3 et 4 où la roue dentée 5 est constituée, en particulier pour sa denture 6 (figure 4), d'une partie externe souple 19 qui est en revanche supportée par un squelette rigide 21. Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. C'est ainsi que les épaisseurs relatives des matériaux dur 21 et souple 19 peuvent etre autres que celles représentées sur les figures 3 et 4, étant réglées en conséquence à l'aide des paramètres d'injection. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un engrenage en matière thermoplastique, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser cet engrenage par coinjection, à travers une même buse d'injection (16, 10), de deux matières thermoplastiques de caractéristiques mécaniques différentes une première matière thermoplastique (19) relativement souple qui est injectée en tout premier lieu dans l'orifice commun d'injection (16, 10), de manière à former l'enveloppe de l'engrenage, et une deuxième matière thermoplastique (21), qui est injectée ensuite et sans attendre, conformément à la technique de co-injection en soi connue, à l'intérieur de cette enveloppe non encore solidifiée, cette deuxième matière (21) possédant des qualités de rigidité mécanique, et étant de ce fait plus dure que la première. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière interne dure (21) est une matière plastique chargée en fibres de verre. 3. Engrenage en matière thermoplastique réalisé par le procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que sa surface externe, ou enveloppe, est constituée d'une matière thermoplastique relativement souple (19), telle qu'une matière chargée P.T.F.E., tandis que sa partie interne, ou coeur, est constituée d'une matière thermoplastique plus dure (21), telle qu'une matière chargée en fibres de verre, cette partie interne formant alors un squelette rigide de maintien mécanique de l'engrenage.