Brevet FR2839002A1 — publié le 20031031

selon un nombre de text - - 1 D E S C R I P T I O N La presente invention concerne le domaine de la realisation de pieces creuses en matiere synthetique, par injection, en particulier de roues, de volants et de toutes autres pieces creuses formant un anneau circulaire ou non, et a pour objet un procede de fabrication d'une telle piece annulaire de section creuse. L'invention a egalement pour objet une piece annulaire de section creuse obtenue par mise en aeuvre de ce procede. La realisation de ce type de piece repond a un cahier des charges technique prenant en consideration les efforts auxquels la piece doit pouvoir resister, ainsi que les criteres esthetiques qu'elle doit respecter. Ainsi, pour repondre a un besoin de solidite, il est generalement prevu de realiser une zone de forte section, qui peut ensuite etre recouverte d'une matiere moue destinee a amortir les chocs et done les bruits. La realisation d'une piece de forte section epaisse impose, cependant, la fabrication de deux demi-coquilles qui vent assemblees ulterieurement entre elles par soudage ou par collage. La fabrication de pieces en matiere synthetique a paroi epaisse ou tres epaisse presente, toutefois, de nombreux inconvenients dus a la particularite qu'une matiere synthetique presente une mauvaise conductivite thermique, de sorte que les pieces obtenues vent tres difficiles a refroidir sur des epaisseurs importantes. Ceci ressort de ['equation ci-apres permettant de determiner le temps t necessaire pour qutune piece soit ejectee a une temperature moyenne Td: S24 Ti - Tm t= [ln(-)] oc. Td-Tm dans laquelle. À.. s = epasseur ae la pece oc= Cp. p = conductivite thermique Cp = chaleur specifique p = masse volumique - 2 Ti = temperature d'injection Tm = temperature de paroi Td = temperature de demoulage En vue d'obtenir des temps de cycle economiquement rentables, une piece en matiere synthetique doit done presenter une epaisseur de paroi la plus fine possible. Ainsi, par exemple, la realisation d'une piece annulaire de forte section n'est pas economiquement realiste. En consequence, dans des cas ou une certaine esthetique doit etre preservee, il a du etre fait appel a des procedes de fabrication differents presentant chacun des avantages et des inconvenients propres. A titre d'exemple, les roues creuses de tricycles d'enfants vent generalement realisees selon une technique de roto-moulage consistent a introduire une poudre de polymere dans un moule froid qui est ensuite mis en rotation et chauffe. Il en resulte un ecoulement de la matiere fondue le long de la paroi du moule de maniere a former une piece complete. Cependant, une telle fabrication enkane necessairement, sur la piece obtenue, la subsistence d'un petit trou correspondent a liorifice d' introduction de poudre de polymere dans le motile. Une telle existence d'un orifce est inacceptable dans le cas de certaines applications. Il existe encore d'autres techniques de fabrication de roues, a savoir, par exemple pour les roues de poubelles, qui vent realisees par moulage dans un meme moule de deux demi-coquilles, qui vent assemblees ensuite par soudage, par friction ou par vibrations. Un tel procede de fabrication est a l'origine peu onereux, a savoir, en ce qui concerne le moulage des deux demi-coquilles, mais l'etape de soudage consecutive greve considerablement le prix de revient de telles roues. Par ailleurs, la realisation de pieces annulaires de forte section presentant un anneau completement creux sur toute sa circonference risque d'avoir pour consequence des deformations inacceptables de cet anneau. La presente invention a pour but de pallier ces inconvenients en proposant un procede de fabrication de roues, de volants et de toutes autres pieces annulaires, dont l'epaisseur de paroi de la partie annulaire est relativement faible, cette fabrication etant realisee en une seule operation de moulage. A cet effet, le procede de fabrication de pieces en matiere synthetique a section annulaire creuse, realisees par une injection prealable de matiere synthetique fondue dans un motile, suivie par ['injection diun fluide sous pression destine a repousser la matiere fondue contre les parois du motile, tout en terminant le remplissage de l'empreinte, est caracterise en ce qu'il consiste essentiellement a realiser ['injection de matiere synthetique fondue, au niveau du nez ou moyeu, par l'intermediaire d'un orifice prevu a cet effet dans le moule et en ce que ['injection d'un fluide est realisee, a proximite du nez ou moyeu, a travers au moins un orifice prevu dans le noyau permettant la realisation de la zone de guidage de l'axe de rotation. L'invention a egalement pour objet une piece de section annulaire creuse en matiere synthetique caracterisee en ce qu'elle est monobloc et presente une epaisseur de paroi de la section annulaire creuse constante et faible. L' invention sera mieux compris e, grace a la description ci apres, qui se rapporte a un mode de realisation prefere, donne a titre d' exemp le non limitatif, et exp lique avec reference au des sin schematique annexe, dans lequel: la figure 1 est une vue en elevation laterale et partiellement en coupe d'une piece de section annulaire creuse en matiere synthetique obtenue par mise en couvre du procede conforme a ['invention, et la figure 2 est une vue en coupe suivant A-A de la figure 1. Conformement a ['invention et comme le montrent plus particulierement, a titre d'exemple, les figures 1 et 2 du dessin annexe, le procede de fabrication de pieces en matiere synthetique a section annulaire creuse, realisees par une injection prealable de matiere synthetique fondue dans un motile, suivie par ['injection d'un fluide sous pression destine a 2s repousser la matiere fondue contre les parois du motile, tout en terminant le remplissage de l' empreinte, est caracterise en ce qu' il consiste essentiellement a realiser ['injection de matiere synthetique fondue, au niveau du nez ou moyeu 3, par l'intermediaire d'un orifice prevu a cet effet dans le moule et en ce que ['injection d'un fluide est realisee, a proximite du nez ou moyeu 3, a travers au moins un orifice prevu dans le noyau permettant la realisation de la zone de guidage 10 de l'axe de rotation. Ainsi, il est possible de realiser une piece 1 comportant une section annulaire creuse 2 reliee au moyeu ou nez 3 par un ou plusieurs rayons ou nervures 4 disposes a intervalles reguliers et integres ou non dans un voile 5. De preference, ['injection de fluide est effectuee a travers le noyau permettant la realisation de la zone de guidage 10 de l'axe de rotation, le fluide se repartissant de facon equitable dans chacune des directions preferentielles determinees par les nervures ou rayons 4. A cet effet, la piece 1 est pourvue de nervures ou rayons 4 de liaison du nez ou moyeu 3 a la section annulaire 2 disposes a intervalles reguliers ou non. Les bulles formees par ['injection de fluide a partir du noyau realisent ainsi une application intime de la matiere synthetique contre les parois correspondantes du motile, a savoir celles delimitant les nervures ou rayons 4 et la section annul aire creus e 2, ces bulles s' expans ant de maniere parfaitement equilibree dans la partie du moule correspondent a la section annulaire creuse 2 en formant, entre deux bulles emanant de deux nervures ou rayons 4 differents, une paroi de separation 7 (figure 1). En effet, il convient de rappeler que theoriquement deux bulles ne peuvent se perforer, de sorte qu'il se forme obligatoirement entre deux bulles deformant une matiere visqueuse une paroi ou un matelas de matiere determinant les parois de separation 7 qui constituent un genre de nervures de renforcement transversales a l'interieur de la section annulaire creuse 2. En pratique, il est tout a fait possible diobtenir une bulle unique par interpenetration d'une bulle dans l'autre. Apres solidification de la matiere synthetique constituent la piece 1, sous forme d'une roue, d'un volant ou de toute autre piece de ce type, la pression du fluide est coupee et la conduite reliee au noyau d'injection est videe, de sorte que le fluide est evacue de la piece 1 en ne laissant subsister dans cette derriere que les veines formees dans la matiere la constituent. I1 est egalement envisageable, dans le cas de realisation de pieces 1, comportant un voile 5, de delimiter dans ce voile 5, a intervalles reguliers, un certain nombre de poches de fluide au moyen du noyau d'injection formant la zone de guidage 10 de l'axe de rotation et done reliees a cette derriere. Ce mode de realisation n'est pas represente en detail dans les fgures 1 et 2. Le procede de fabrication conforme a ['invention permet done, par un dosage approprie de ['injection de matiere synthetique et par ['injection de fluide par l'intermediaire du noyau d'injection, de realiser des epaisseurs de parois des nervures ou rayons et de la section annulaire creuse relativement faibles, tout en assurant une bonne rigidite de cette derriere, c'est-a-dire en evitant sa deformation sous charge. Ainsi, a titre d'exemple, une piece d'un diametre de 250 mm comportant une section annulaire creuse - 5 d'une hauteur comprise entre 18 mm et 24 mm presentera un voile d'une epaisseur de 3 mm et des nervures d'une largeur de l'ordre de 12 mm, alors que l'epaisseur de paroi de la section annulaire creuse sera de l'ordre de 3 a mm. Bien entendu, le nombre de rayons ou nervures 4 prevues dans le voile 5 et formant un support de rigidification audit voile 5, ainsi que l'epaisseur de ce dernier vent fonction des dimensions exterieures de la piece et de l'epaisseur souhaitee de la section annulaire creuse. De preference, les nervures 4 presentent une section circulaire et forment ainsi un renfort mecaniquement tres solide. Selon une autre caracteristique de ['invention, la piece en matiere synthetique ainsi obtenue est pourvue, par surmoulage, d'une bande de revetement 8 en une matiere synthetique moue, telle qu'un caoutchouc synthetique ou toute autre matiere pouvant remplir le meme offce, a savoir former une bande de roulement dans le cas d'une roue, de maniere a amortir les chocs et bruits lies au roulement de la piece sur un support ou bien, dans le cas d'un volant, assurer un confort de prehension par l'utilisation d'une matiere agreable au toucher. Dans le cas de la roue, l'epaisseur de cette bande de revetement est comprise entre 3 mm et 5 mm. Dans le cas d'un volant, elle peut etre reduite. L'invention a egalement pour objet une piece en matiere synthetique de section annulaire creuse, qui est caracterisee en ce qu'elle est monobloc et presente une section annulaire creuse 2 munie de sections creuses delimitees par des parois transversales 7, ces sections creuses etant reliees chacune a une section creuse correspondante delimitee dans une nervure ou un rayon 4 et/ou dans un voile 5. Selon une caracteristique de ['invention, la piece 1 peut eke munie, sur au moins un cote de son moyeu ou nez 3 d'un moyen 9 de guidage et d'encliquetage sur un support. Ce moyen 9 peut etre sous forme d'un plot encliquete dans un orifice 11 prevu a cet effet dans le moyeu ou nez 3. Il est ainsi possible de realiser le positionnement axial de la piece 1 suivant son axe. Le moyeu ou nez 3 est ainsi retenu en kanslation et simultanement guide en rotation. La piece 1 conforme a ['invention est plus particulierement destinee a equiper des materiels deplacables tels que des conteneurs urbains, des chariots de manutention, ainsi que des petite appareils d'entretien comme des tondeuses a gazon ou encore des roues pour velos d'enfants ou - 6 des roues de poussettes pour le transport d'enfants. Cette enumeration n'est cependant nullement exhaustive. Grace a ['invention, il est possible de realiser, par injection assistee par fluide, des pieces en matiere synthetique dont la section annulaire est creuse et presentent des parois d'epaisseur faible, tout en etant suffisamment rigide pour resister aux charges auxquelles elles vent normalement soumises. I1 en resulte, que pour un meme diametre, les pieces ainsi obtenues vent plus legeres et necessitent done la mise en ccuvre de moins de matiere synthetique, de sorte que leur prix de revient peut etre reduit en consequence. Bien entendu, ['invention n'est pas limitee au mode de realisation decrit et represente au dessin annexe. Des modifcations restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers elements ou par substitution d' equivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de ['invention. - 7 REVENDICATIONS 1. Procede de fabrication de pieces en matiere synthetique a section annulaire creuse, realisees par une injection prealable de matiere synthetique fondue dans un motile, suivie par ['injection d'un fluide sous pression destine a repousser la matiere fondue contre les parois du motile, tout en terminant le remplissage de l' empreinte, caracterise en ce qu' il consiste essentiellement a realiser ['injection de matiere synthetique fondue, au niveau du nez ou moyeu (3), par l'intermediaire d'un orifice prevu a cet effet dans le moule et en ce que ['injection d'un fluide est realisee, a proximite du nez ou moyeu (3), a travers au moins un orifice prevu dans le noyau permettant la realisation de la zone de guidage (10) de l'axe de rotation. 2. Procede, suivant la revendication 1, caracterise en ce que ['injection de fluide est effectuee a travers le noyau permettant la realisation de la zone de guidage (10) de l'axe de rotation. 3. Procede, suivant la revendication 1, caracterise en ce qu'apres solidification de la matiere synthetique constituent la piece (1), la pression du fluide est coupee et la conduite reliee au noyau d'injection est videe, de sorte que ledit fluide est evacue de la piece (1) en ne laissant subsister dans cette derriere que les veines formees dans la matiere la constituent. 4. Procede, suivant la revendication 1, caracterise en ce que les bulles formees par ['injection de fluide a partir du noyau realisent une application intime de la matiere synthetique contre les parois correspondantes du motile, a savoir celles delimitant des nervures ou rayons (4) et/ou un voile (5) et une section annulaire creuse (2), ces bulles s'expansant de maniere parfaitement equilibree dans la partie du moule correspondent a la section annulaire creuse (2) et pouvant former, entre deux bulles emanant de deux nervures ou rayons (4) differents, une paroi de separation (7). 5. Procede, suivant la revendication 1, caracterise en ce que, dans le cas de realisation de pieces (1), comportant un voile (5), il consiste a delimiter dans ce voile (5), a intervalles reguliers, un certain nombre de poches de fluide au moyen du noyau dtinjection formant la zone de guidage (10) de l'axe de rotation. - - 8 6. Piece en matiere synthetique creuse, obtenue par mise en ceuvre du procede suivant l'une quelconque des revendications 1 a 5, caracterisee en ce qu'elle est monobloc et presente une epaisseur de paroi de la section annulaire creuse (2) constante et faible. 7. Piece9 suivant lea revendication 6, caracterisee en ce qu'elle presente une section annulaire creuse (2) munie de sections creuses delimitees par des parois transversales (7), ces sections creuses etant reliees chacune a une section creuse correspondante delimitee dans une nervure ou un rayon (4) et/ou dans un voile (5). 8. Piece9 suivant la revendication 7, caracterisee en ce qu'elle comporte une section annulaire creuse (2) reliee a son moyeu ou nez (3) par un ou plusieurs rayons ou nervures (4) disposes a intervalles reguliers et integres ou non dans un voile (5). 9. Piece, suivant la revendication 7, caracterisee en ce qu'elle est pourvue, dans le voile (5), a intervalles reguliers, d'un certain nombre de poches reliees a la zone de guidage (10) de l'axe de rotation 10. Piece, suivant la revendication 8, caracterisee en ce que les rayons ou nervures (4) presentent une section circulaire. 11. Piece, suivant la revendication 6, caracterisee en ce qu'elle est pourvue' par surmoulage' d'une lbande de revetement (8) en une matiere synthetique moue, telle qu'un caoutchouc synthetique ou toute autre matiere pouvant remplir le meme office. 12. Piece, suivant la revendication 8, caracterisee en ce qu'elle est munie, sur au moins un cote de son moyeu ou nez (3) d'un moyen (9) de guidage et d'encliquetage sur un support. 13. Piece, suivant la revendication 12, caracterisee en ce que le moyen (9) est sous forme dun plot encliquete dans un orifice (11) prevu a