Brevet FR2931383A1 — publié le 20091127

Procédé et dispositif de moulage d'une hélice équilibrée, en particulier pour un équipement de véhicule automobile L'invention concerne une hélice en matière plastique moulée, du type comprenant un moyeu définissant un axe de rotation et présentant une paroi périphérique à laquelle se rattachent des pâles qui s'étendent radialement vers l'extérieur. Les extrémités extérieures des pâles peuvent être soit libres, soit réunies entre elles par une virole extérieure, appelée aussi � jante � ou � jupe �. Une telle hélice est destinée plus particulièrement aux équipements de véhicules automobiles, comme par exemple aux groupes moto-ventilateurs. En ce cas l'hélice sert à forcer un flux d'air au travers d'un ou plusieurs échangeurs de chaleur, et notamment au travers du radiateur de refroidissement du moteur. La fabrication de telles hélices pose un problème étant donné que, malgré le soin apporté à la réalisation du moule, il existe toujours un balourd, c'est-à-dire un déséquilibre de l'hélice résultant du fait que son centre de gravité ne se trouve pas exactement sur son axe de rotation. Il peut s'agir d'un balourd statique, mais aussi d'un balourd dynamique. Pour résoudre ce problème d'équilibrage, il est connu de fabriquer un moule, puis de réaliser plusieurs hélices de pré-séries par injection de matière plastique dans ce moule, et enfin de mesurer le balourd de ces hélices. Cette mesure permet d'obtenir un repérage angulaire du défaut et de la masse à corriger. Cela implique ensuite de rectifier le moule par enlèvement de matière du moule au niveau de la virole ou des extrémités libres des pâles, afin d'éliminer le balourd résiduel mesuré sur les premières hélices injectées. Ensuite, une nouvelle injection de contrôle est nécessaire afin de vérifier que le balourd résiduel des hélices est inférieur aux spécifications exigées. Ce procédé d'équilibrage connu permet d'effectuer un réglage uniquement en début de vie du moule. De surcroît, il est difficile à effectuer en cours d'injection en usine car une telle opération exige un démontage long et coûteux avec arrêt de la chaîne de production. Il s'agit en outre d'un réglage destructif et intrusif pour le moule. Un tel réglage est relativement facile à mettre en œuvre en début de vie du moule lors de sa conception, mais difficile à mettre en œuvre en usine. On connaît aussi un procédé non destructif consistant à utiliser un moule composé d'une empreinte et d'un piston déplaçable en translation axiale par rapport à l'empreinte, une couronne de réglage de balourd étant prévue à la périphérie du piston du moule. Le réglage du balourd, en l'espèce du balourd statique, s'effectue par excentrage du diamètre extérieur de l'hélice par déplacement approprié de la couronne de réglage de balourd. Cette couronne de réglage doit donc être mobile et ajustée dans le plan de joint entre l'empreinte et le piston. Par conséquent, cette couronne de réglage, constituée par une pièce métallique, doit être parfaitement plate. La couronne de réglage doit être déportée plus ou moins par rapport à l'axe de l'hélice dans une direction donnée de manière à pouvoir ajouter de la masse de matière plastique lors du moulage ultérieur. Cette solution connue présente tout d'abord l'inconvénient qu'elle ne peut s'appliquer qu'à des hélices dont les pâles sont réunies à la périphérie par une virole, encore appelée jante. D'autre part, ce système de réglage connu aboutit à une déformation de la virole extérieure qui risque d'entraîner en fonctionnement des vibrations et une détérioration du balourd dynamique. L'invention a notamment pour but de surmonter les 10 inconvénients précités. Elle propose à cet effet un procédé de fabrication d'une hélice en matière plastique moulée, dans lequel l'hélice comprend un moyeu définissant un axe de rotation et 15 présentant une paroi périphérique à laquelle se rattachent des pâles qui s'étendent radialement vers l'extérieur. Selon l'invention, le procédé comprend une opération de réglage de l'épaisseur de moulage de la paroi périphérique 20 du moyeu en des emplacements choisis pour contrôler l'épaisseur de la matière plastique moulée en chacun des emplacements et réaliser ainsi un équilibrage de l'hélice pour éliminer tout balourd résiduel. Ainsi, l'invention repose essentiellement sur un contrôle 25 de l'épaisseur de la paroi périphérique du moyeu, encore appelé � bol �, de l'hélice en des emplacements choisis. Cette solution présente l'avantage de pouvoir s'appliquer aussi bien à des hélices dont les pâles ont des extrémités 30 libres, qu'à celles dont les pâles sont réunies par une virole. En outre, dans le cas où l'hélice est munie d'une virole, il en résulte l'avantage que cette virole n'est en aucun cas déformée. 35 Cette opération de réglage s'effectue avantageusement à l'intérieur du moyeu, mais il pourrait être envisagé aussi de le faire par l'extérieur. Les emplacements choisis pour le réglage sont avantageusement situés respectivement au droit des pâles, c'est-à-dire dans la région des pieds respectifs des pâles, où l'épaisseur de la paroi périphérique est plus élevée.. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'opération de réglage comprend une pluralité de réglages d'épaisseur déterminés en fonction de mesures préalables de balourd sur au moins une hélice moulée en pré-série. Sous un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de fabrication d'une hélice en matière plastique moulée pour la mise en œuvre du procédé de fabrication précité. Le dispositif comprend un moule avec un noyau (encore appelé � piston �) propre à mouler l'intérieur du moyeu. Selon l'invention, ce noyau comprend une pluralité 20 d'organes de réglage aménagés pour régler l'épaisseur de moulage de la paroi périphérique du moyeu en des emplacements choisis pour contrôler l'épaisseur de la matière plastique moulée en chacun des emplacements et réaliser un équilibrage de l'hélice pour éliminer tout 25 balourd résiduel. Dans un mode de réalisation, les organes de réglage sont disposés dans un même plan perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélice pour permettre un réglage de balourd 30 statique. Dans un autre mode de réalisation, les organes de réglage sont disposés dans au moins deux plans différents perpendiculaires à l'axe de rotation de l'hélice, pour permettre un réglage de balourd dynamique. 35 L'invention concerne aussi une hélice en matière plastique moulée obtenue à partir du procédé ou du dispositif de l'invention.15 Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'une hélice en matière plastique moulée, ici d'une hélice pourvue d'une virole ; - la figure 2 est une vue partielle en coupe d'un moyeu d'hélice, le plan de coupe passant par l'axe de rotation de 10 l'hélice ; - la figure 3 est une vue partielle de face d'une hélice montrant une pluralité de dispositifs de réglage placés au droit des pâles ; - la figure 4 représente un détail à échelle agrandie d'un des organes de réglage de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue partielle en coupe du moyeu de 20 l'hélice et du dispositif de fabrication par moulage, le plan de coupe passant par l'axe de rotation de l'hélice ; et - la figure 6 est une vue partielle en coupe du moyeu de 25 l'hélice, analogue à celle de la figure 5, montrant les emplacements de deux séries d'organes de réglage en vue d'un réglage de balourd dynamique. On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente une 30 hélice 10 comprenant une multiplicité de pâles 12, ici au nombre de neuf, qui s'étendent radialement vers l'extérieur à partir d'un moyeu central 14, encore appelé � bol �, et 15 qui sont reliées entre elles, à la périphérie de l'hélice, par une virole 16, encore appelée � jante � ou � jupe �. Le moyeu, les pâles et la virole sont formés d'une seule pièce par moulage à partir d'une matière plastique appropriée. Dans l'exemple de réalisation, l'hélice est pourvue d'une virole 16, mais l'invention s'applique aussi à des hélices dépourvues de virole, c'est-à-dire dont les pâles respectives ont des extrémités libres non réunies entre elles. Le moyeu 14 présente une paroi périphérique 18, ici de forme cylindrique de révolution, à laquelle se rattachent les pieds des pâles 12 et une paroi frontale plane 20 tournée vers l'amont par rapport au sens du flux d'air produit par la rotation de l'hélice. Ce sens de rotation est désigné par la flèche F sur la figure 1. Dans la paroi frontale 20, est aménagée un trou 24 pour permettre de caler l'hélice sur un arbre d'entraînement (non représenté) relié à un moteur électrique (non représenté). Cet arbre coïncide avec l'axe de rotation XX de l'hélice que l'on voit aussi sur la coupe de la figure 2. Cette dernière montre le profil du moyeu 14, avec la paroi périphérique 18, la paroi frontale 20 et la paroi arrondie 22. Cette dernière possède un profil spécifique pour permettre le démoulage. Le principe à la base de l'invention est d'ajuster ou contrôler l'épaisseur de la matière plastique moulée dans la paroi périphérique 18 en des emplacements choisis, distincts les uns des autres, ici au droit de chacune des pâles 12. Autrement dit, dans cet exemple, ce contrôle de l'épaisseur de la matière plastique moulée s'effectue dans des emplacements espacés équi-angulairement entre eux par ajout ou enlèvement de matière plastique, à la demande, en chacun de ces emplacements. Sur la figure 2, la zone Z où s'effectue ce contrôle d'épaisseur est désignée par une région hachurée d'épaisseur e. 10 La figure 3, à laquelle on se réfère maintenant, montre schématiquement un dispositif de fabrication d'une hélice en matière plastique moulée selon l'invention qui dans cet exemple comprend sept pales 12. Le dispositif (figure 5) comprend un moule comportant un noyau 26, encore appelé 15 � piston � qui est mobile dans la direction axiale XX pour réaliser le moulage du moyeu 14 du côté intérieur de celui-ci. Le noyau 26 est destiné à coopérer avec une empreinte 28 qui est représentée partiellement sur la figure 5. Le noyau 26 présente une forme adaptée pour réaliser le 20 moulage du moyeu par son côté intérieur. Cette forme peut être plus ou moins complexe. Elle peut notamment permettre le moulage de nervures de renforcement ou analogues. 25 Le noyau 26 incorpore une pluralité d'organes de réglage 30, ici au nombre de sept, comme on le voit sur la figure 3. Ces organes de réglage sont disposés équi-angulairement entre eux et sont placés respectivement au droit des pâles 30 22. Chacun de ces organes de réglage 30 est aménagé pour régler l'épaisseur de moulage de la paroi périphérique 18 du moyeu en chacun des emplacements choisis pour y contrôler à chaque fois l'épaisseur de la matière plastique5 moulée et réaliser un équilibrage de l'hélice pour éliminer tout balourd résiduel. En pratique, le noyau 26 comporte des cavités périphériques 5 32 pour recevoir à chaque fois un organe de réglage 30. La figure 5 montre l'un des organes de réglages 30 incorporés dans le noyau 26 du moule. Chacun des organes de réglages 30 comprend un plateau 34, ici de forme générale 10 rectangulaire. Le plateau 34 peut être plat {comme on le voit sur la figure 3) ou éventuellement incurvé. Ce plateau 34 forme une paroi de moulage pour contrôler l'épaisseur de la paroi périphérique 18 moulée dans l'emplacement choisi correspondant. Ceci permet d'augmenter ou de diminuer 15 localement l'épaisseur de la paroi moulée, avec une amplitude correspondant à l'épaisseur e (figures 2 et 5). Le plateau 34 est solidaire d'une tige 36 déplaçable en translation dans une direction radiale par rapport à l'axe de rotation XX de l'hélice sous l'action d'un organe 20 micrométrique 38. La tige 36 est munie d'une crémaillère 40 propre à engrener avec un pignon denté 42 de l'organe micrométrique 38 (figure 5). L'organe micrométrique 38 comprend une tête 25 d'entraînement 44 (figures 3 à 5). Cette tête d'entraînement peut être entraînée en rotation dans un sens ou dans un sens opposé, c'est-à-dire dans le sens horaire ou dans le sens anti-horaire, comme représenté par la double flèche de la figure 4. Des repères 46 disposés à 30 intervalles angulaires réguliers permettent de définir un pas de réglage correspondant à chaque fois à un déplacement en translation du plateau 34 sur une longueur déterminée. Ainsi, pour utiliser le dispositif de l'invention, on réalise d'abord au moins une hélice en pré-série avec le noyau 26 dans lequel tous les organes de réglage 30 sont placés dans une position neutre, appelée par exemple position O. On mesure ensuite le balourd sur une ou plusieurs hélices fabriquées en pré-série et on en déduit par mesure le réglage à effectuer sur le ou les organes de réglage 30. Ensuite, on effectue un réglage sur ces différents organes de réglage et on effectue un moulage de contrôle pour s'assurer que l'hélice ainsi moulée est équilibrée, c'est-à-dire ne comporte pas ou peu de balourd résiduel. Si nécessaire, un nouveau réglage plus précis peut être opéré à ce stade. Comme on le voit sur la figure 2, les organes de réglage 30 sont tous situés dans un même plan qui est perpendiculaire à l'axe XX de l'hélice. Ceci permet d'assurer un réglage de balourd appelé � balourd statique �. Cependant, dans certains cas il peut être important de régler aussi le � balourd dynamique �. Dans ce cas, on a intérêt, comme on le voit sur la figure 6, à prévoir deux séries de dispositifs de réglage placés dans deux plans respectifs ou dans plus de deux plans respectifs, ces plans étant également perpendiculaires à l'axe de rotation XX. On peut ainsi, au droit d'une même pâle, effectuer deux 30 réglages en deux zones différentes Z1 et Z2 comme le montre la figure 6. L'invention s'applique tout particulièrement au réglage du balourd d'hélices utilisées dans des équipements de véhicules automobiles, en particulier d'hélices utilisées dans les blocs de refroidissement des véhicules automobiles. Ces hélices font partie de ce que l'on appelle des groupes moto ventilateurs et permettent de forcer un flux d'air au travers d'un module de refroidissement qui comprend entre autre un radiateur de refroidissement du moteur du véhicule. L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation et elle peut s'appliquer à des hélices avec ou sans virole périphérique, et cela quelque soit le nombre de pâles de l'hélice.15 Revendications1. Procédé de fabrication d'une hélice en matière plastique moulée, dans lequel l'hélice (10) comprend un moyeu (14) définissant un axe de rotation (XX) et présentant une paroi périphérique (18) à laquelle se rattachent des pâles (12) qui s'étendent radialement vers l'extérieur, caractérisé en ce qu'il comprend une opération de réglage de l'épaisseur de moulage de la paroi périphérique (18) du moyeu (14) en des emplacements choisis pour contrôler l'épaisseur de la matière plastique moulée en chacun des emplacements et réaliser ainsi un équilibrage de l'hélice pour éliminer tout balourd résiduel. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de réglage est réalisée à l'intérieur du moyeu (14). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les emplacements choisis sont situés respectivement au droit des pales (12). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'opération de réglage comprend une pluralité de réglages d'épaisseur déterminés en fonction de mesures préalables de balourd sur au moins une hélice moulée en pré-série. 5. Dispositif de fabrication d'une hélice en matière plastique moulée, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, l'hélice (10) comprenant un moyeu (14) définissant un axe de rotation (XX) et présentant une paroi périphérique (18) à laquelle se rattachent des pâles (12) qui s'étendent radialement vers l'extérieur, le dispositif comprenant un moule avec un noyau (26) propre à mouler l'intérieur du moyeu (14), 11caractérisé en ce que le noyau (26) comprend une pluralité d'organes de réglage (30) aménagés pour régler l'épaisseur de moulage de la paroi périphérique (18) du moyeu {14) en des emplacements choisis pour contrôler l'épaisseur de la matière plastique moulée en chacun des emplacements et réaliser un équilibrage de l'hélice pour éliminer tout balourd résiduel. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacun des organes de réglage (30) comprend un plateau (34) formant paroi de moulage et solidaire d'une tige (36) déplaçable en translation dans une direction radiale par rapport à l'axe de rotation (XX) de l'hélice sous l'action d'un organe micrométrique (38). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tige (36) est munie d'une crémaillère (40) propre à engrener avec un pignon denté (42) de l'organe micrométrique (38). 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'organe micrométrique (38) comprend une tête d'entraînement (44) susceptible d'être entraînée en rotation dans un sens ou dans un sens opposé suivant un pas déterminé. 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les organes de réglage (30) sont disposés dans un même plan perpendiculaire à l'axe de rotation (XX) de l'hélice pour permettre un réglage de balourd statique. 10. Dispositif selon 35 caractérisé en ce que disposés dans au l'une des revendications 5 à 8, les organes de réglage (30) sont moins deux plans différents,perpendiculaires à l'axe de rotation (XX) de l'hélice, pour permettre un réglage de balourd dynamique. 11. Hélice en matière plastique moulée obtenue par le 5 procédé selon l'une des revendications 1 à 4.