FR2866838A1 - Piece utilisable en mecanique comportant au moins un surmoulage - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet une pièce destinée à être utilisée en mécanique, pouvant éventuellement supporter des contraintes mécaniques, réalisée par assemblage d'au moins deux pièces (1, 6) assemblées et dont au moins deux des pièces sont solidarisées par surmoulage. L'invention concerne particulièrement ladite pièce dont au moins une deux des pièces solidarisées par surmoulage et réalisée dans le même matériau que le surmoulage. L'invention concerne très particulièrement une commande assemblée de boîte de vitesse. Elle concerne aussi l'utilisation du surmoulage et un procédé de réalisation desdites pièces.

Description

Pièce utilisable en mécanique comportant au moins un

surmoulage.

L'invention concerne de nouvelles pièces 5 utilisables en mécanique, assemblées par surmoulage et/ou comportant au moins une pièce surmoulée.

En mécanique, l'assemblage de différentes pièces devant composer tout ou partie d'un appareillage est réalisé par assemblage successif des différentes pièces entre elles, entraînant une consommation de temps non négligeable dans le calcul du prix de revient de tout ou partie de l'appareil considéré. Il est alors nécessaire d'effectuer l'assemblage en plusieurs temps, souvent en assemblant les pièces les unes après les autres. Cet assemblage est généralement réalisé soit par soudure des différentes pièces entre elles, soit par blocage des différentes pièces entre-elles en utilisant par exemple des vis, des rivets, des méplats, des gorges moletées, des trous ou encore des goupilles.

Dans la mesure où il s'agit d'assembler des pièces rapportées les unes avec les autres des problèmes de cohésion entre les différentes pièces peuvent surgir au fil du temps ce qui à la longue peut entraîner l'apparition d'un certain jeu entre les différentes pièces assemblées, souvent en contradiction avec les performances recherchées de l'appareil final. Ceci est particulièrement vrai dans la réalisation de pièces subissant de fortes contrainte mécanique, quand on assemble une ou plusieurs pièces sur un axe, particulièrement si celui-ci est un axe cylindrique.

Un tel jeu peut de plus entraîner une perte de transmission des efforts entre les différentes pièces.

De plus la réalisation de la pièce finale peut nécessiter de compléter l'assemblage par le dépôt sur la pièce finale d'une protection, par exemple contre les produits corrosifs, ce qui ajoute encore une étape supplémentaire avant l'obtention de la pièce définitive.

Les inventeurs ont cherché à minimiser le nombre d'étape dans la réalisation de pièces devant composer tout ou partie d'un appareil. C'est ainsi que les inventeurs ont pu montrer que des pièces de mécaniques, particulièrement celles subissant de fortes contraintes mécaniques, peuvent être assemblées par surmoulage, avantageusement par surmoulage monobloc.

Par surmoulage monobloc, on entend selon l'invention un surmoulage qui englobe et/ou moule les différentes pièces à assembler en une seule fois formant ainsi un ensemble unitaire d'un seul bloc.

Selon l'invention, ledit surmoulage peut soit simplement solidariser les différentes pièces entre elles, soit même remplacer certaines ou toutes les pièces normalement assemblées pour la réalisation de l'appareil final. Il est bien entendu que dans la réalisation de la pièce finale envisagée les différentes contraintes imposées par le cahier des charges prévalant à la réalisation des pièces doit être respectée.

La solution apportée par la présente invention aux problèmes de l'assemblage de pièces devant composer tout ou partie d'un appareil permet de réduire le temps nécessaire à l'assemblage en réalisant, éventuellement en une seule étape, certaines étapes normalement réalisées successivement en plusieurs étapes. Cela a pour conséquence de diminuer parfois fortement le temps de réalisation de la pièce finale recherchée, et donc son coût. Avantageusement, la solution apportée par l'invention permet, selon la pièce envisagée, de réduire sa réalisation à une seule étape.

Le surmoulage, particulièrement le surmoulage monobloc, permet non seulement d'assembler les différentes pièces entre-elles, et/ou de mouler toutes ou certaines d'entre elles, tout en respectant toute les contraintes mécaniques imposées, mais également, quand cela est nécessaire, de fournir à la pièce une protection, par exemple contre les produits corrosifs. De plus, le surmoulage, augmentant la cohésion entre les pièces, il permet d'assurer une bonne transmission des efforts entre les différentes pièces.

Ainsi, l'invention a pour objet une pièce mécanique constituée de plusieurs éléments assemblés entre eux (au moins deux éléments) par surmoulage, préférentiellement par surmoulage monobloc. Avantageusement, la pièce mécanique de l'invention peut être une pièce qui peut subir des contraintes mécaniques.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, certaines des pièces (une ou plusieurs) à assembler sont réalisées par surmoulage.

Tout matériau compatible avec un procédé de surmoulage peut être utilisé dans la réalisation de la pièce selon l'invention, comme par exemple les polyamides parmi lesquels on peut citer le PA 6.6, le PA 6.10, le PA 6.12, le PA 4.6, le PA 6, le PA 11 ou encore le PA 12 ou le plastique chargé ou d'autres matériaux injectables comme les thermoplastiques ou les thermodurcissables ou encore les matériaux métalliques comme l'aluminium, le cuivre ou le cuproalluminium.

Préférentiellement selon l'invention, le matériau utilisé pour réaliser la pièce selon l'invention est un polyamide, très préférentiellement le PA 6,6.

Dans le domaine particulier des boîtes de vitesse pour véhicules automobiles, la pièce permettant la commande de la boîte de vitesse autrement dénommée commande assemblée, comporte généralement un axe, particulièrement un axe cylindrique, dont une partie est située, une fois l'assemblage terminé, dans la boîte de vitesse, à l'intérieur de ladite boîte de vitesse (partie interne), et l'autre partie (partie externe) à l'extérieur de ladite boîte de vitesse.

La partie externe dudit axe comporte généralement différentes pièces rapportées sur l'axe et solidarisées avec l'axe par différents moyens tels que par exemple ceux qui sont décrits précédemment dans le texte. La partie externe de la commande assemblée peut comporter par exemple un moyeux, autrement appelé bague de sélection, et/ou encore un levier, autrement appelé levier de sélection ou levier de passage, pouvant éventuellement servir à faire contrepoids.

La partie externe de la commande assemblée peut ne comporter qu'une de ces pièces ou les deux, et peut en outre comporter d'autres pièces selon les besoins comme par exemple des rotules ou encore des pièces de blocage comme un blocage en sélection ou en passage.

Dans certaines réalisations particulières de la commande assemblée, le moyeu et le levier ne font qu'une 20 seule et même pièce.

De plus la partie externe de la commande assemblée peut être recouverte pour sa finition d'un matériau protecteur.

La nécessité d'un assemblage de plusieurs pièces distinctes et d'une finition en plusieurs étapes de la partie externe de la commande assemblée conduit à augmenter son prix de revient. La solution apportée par l'invention permet l'assemblage et la protection des pièces en une étape.

Ainsi selon un mode particulier de réalisation, l'invention a pour objet une commande assemblée de boîte de vitesse dont la partie externe de l'axe comprend différentes pièces assemblées à l'axe de la boîte de vitesse et solidarisées avec ledit axe par surmoulage, particulièrement surmoulage monobloc, d'un revêtement en un matériau compatible avec le surmoulage.

Selon cette forme particulière de réalisation, toutes ou seulement certaines des pièces composant la partie externe de la commande assemblée peuvent être en un matériau classiquement utilisé pour ce type de pièces comme la fonte, l'aluminium, l'acier ou tout autre métal ou alliage compatible avec ce type de pièces.

Particulièrement, l'invention a pour objet une commande assemblée de boîte de vitesse dont la partie externe comprend un moyeu et/ou un levier, solidarisé(s) avec l'axe de la boîte de vitesse par surmoulage d'un revêtement en un matériau compatible avec le surmoulage.

Selon cette forme de réalisation particulière de l'invention, les différentes pièces qui doivent être assemblées à l'axe peuvent être préalablement pré-positionnées avant surmoulage par tout moyen permettant un positionnement compatible avec les données du cahier des charges régissant la réalisation de ladite commande assemblée.

On peut en outre prévoir dans l'étape de prépositionnement, tout moyen permettant une transmission des efforts mécaniques entre chaque pièce, comme par exemple un ajustement entre deux pièces telles que celles- ci sont en contact étroit l'une avec l'autre sans possibilité d'interposition de la matière surmoulée entre les deux pièces.

Lors du prépositionnement de deux pièces, on peut en outre prévoir tout moyen permettant un renforcement de la solidité du surmoulage. Par exemple il est possible de ménager dans le moyen de prépositionnement, des orifices destinés à laisser passer le matériau de surmoulage de telle sorte que celui-ci par exemple traverse de part en part l'ensemble de la ou des pièces.

Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, toutes ou seulement certaines des pièces composant la partie externe de la commande assemblée peuvent être moulées en un matériau compatible avec le surmoulage. Dans cette forme de réalisation particulière de l'invention, toutes les pièces ou seulement une partie des pièces sont alors réalisées au moment du surmoulage.

Particulièrement, l'invention a pour objet une commande assemblée de boîte de vitesse dont la partie externe comprend au moins un moyeu et/ou au moins un levier assemblé(s) ou réalisé(s) par surmoulage, particulièrement par surmoulage monobloc, d'un matériau compatible avec le surmoulage. Selon une forme particulière de réalisation de l'invention, le moyeu et le levier ne constituent qu'une seule et même pièce.

Ladite commande peut en outre comporter dans sa partie externe d'autres pièces qui peuvent être en tout matériau, particulièrement en un matériau compatible avec le surmoulage.

Dans les différentes formes de réalisation de l'invention, le surmoulage peut ne recouvrir que les zones de liaisons des différents composants.

Dans les différentes formes de réalisation de l'invention, le surmoulage peut en outre recouvrir au moins une partie de l'axe, par exemple uniquement la partie externe de la commande assemblée. On peut également envisager que le surmoulage recouvre l'axe également sur au moins une certaine longueur de la partie interne de la commande assemblée de la boîte de vitesse.

1l est bien entendu que l'invention concerne essentiellement la partie externe de la commande assemblée, mais qu'il est fort possible d'utiliser le surmoulage également pour les pièces de la partie interne de la commande.

L'invention a également pour objet l'utilisation du surmoulage, particulièrement du surmoulage monobloc, dans la réalisation de pièces utilisables en mécanique, pour solidariser un assemblage de différentes pièces entre elles et/ou pour mouler tout ou partie de ces différentes pièces.

L'invention concerne également l'utilisation du surmoulage, particulièrement du surmoulage monobloc, dans la réalisation de pièces surmoulées utilisables en mécanique. Préférentiellement selon l'invention, le surmoulage est utilisé pour la réalisation d'une commande assemblée de boite de vitesse.

L'invention a enfin pour objet un procédé de fabrication de pièces utilisables en mécanique, comportant différentes pièces assemblées et/ou moulées, dans lequel les pièces sont assemblées et/ou moulées par surmoulage, particulièrement par surmoulage monobloc.

Le procédé de l'invention peut être réalisé en une seule étape après prépositionnement des différentes pièces. Selon une mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention, certaines des pièces (toutes ou partie) assemblées peuvent être réalisées par surmoulage.

Selon l'invention, tout procédé de surmoulage connu de l'Homme du Métier peut être utilisé pour la réalisation des pièces de l'invention comme par exemple l'injection.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins annexés, relatifs à des exemples de réalisation, non limitatifs, où : - la figure 1 représente une vue en coupe d'un exemple de réalisation d'une pièce de commande de boîte de vitesse; - les figures 2 et 3 représentent des vues en perspectives de ladite pièce; - la figure 4 représente une vue en coupe d'une variante de réalisation d'une telle pièce; - la figure 5 représente une vue en coupe longitudinale d'une autre variante de réalisation; - la figure 6 représente une vue en perspective de la variante de réalisation précédente.

Les figures 1 à 3 représentent des vues en coupe et perspective d'un premier exemple de réalisation d'une pièce selon l'invention, destinée à la commande du train d'engrenage d'une boîte de vitesse.

Cette pièce est constituée par un assemblage de composants en acier, sans soudure. La liaison est réalisée par surmoulage de l'ensemble des composants par un matériau de surmoulage tel que ceux décrits précédemment. Dans le cas particulier de l'exemple, il s'agit d'une matière plastique, mais la même pièce peut être réalisée avec n'importe lequel des matériaux de surmoulage décrits par ailleurs dans le texte. Ainsi, on comprend à la lecture de cet exemple que lorsque l'expression "matière plastique" est utilisée, on veut désigner n'importe lequel des matériaux de surmoulage décrits par ailleurs dans le texte.

Le premier composant est un axe (1) en acier. Cet axe (1) présente une longueur de 214 millimètres et un diamètre de 16 millimètres. Il présente deux gorges moletées (2, 3) dont le diamètre est de 13 millimètres. La première gorge moletée (2) présente une longueur de 15 millimètres, et la seconde gorge moletée (3) une longueur de 22 millimètres. Ces gorges moletées (2, 3) ont pour fonction d'améliorer la liaison entre l'axe (1) et la matière plastique de surmoulage.

Cet axe (1) présente par ailleurs à l'une de ses extrémités un alésage longitudinal fileté (4) pour un accouplement avec la partie complémentaire de la boîte de vitesse, et à l'autre extrémité un chanfrein (5), utile pour prévenir les ruptures du surmoulage.

Le deuxième composant est constitué par une âme (6) en acier. Cette âme présente une épaisseur de 5 5 millimètres et une longueur de 67 millimètres. Sa forme générale est trapézoïdale.

Cette âme (6) est placée dans un plan incliné d'environ 30 degrés par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe (1). Elle vient en butée, dans l'exemple décrit, contre l'axe (1). L'une de ses extrémités présente une forme semi-annulaire pour venir se loger dans la gorge moletée (2) pour assurer le prépositionnement de l'âme (6) sur l'axe (1) et permettre une bonne transmission des efforts. Toutefois, ce mode de réalisation n'est pas impératif, et dans d'autre réalisation, l'extrémité de l'âme (6) est écartée de la surface de l'axe (1) pour préserver un espace dans lequel sera injectée la matière plastique de surmoulage.

Le troisième composant de la pièce est constitué par une autre âme (7) en laiton, parallèle à l'axe longitudinal de l'axe (1). Il présente un diamètre de 6,5 millimètres et une longueur de 23 millimètres. L'une de ses extrémités vient en contact avec l'âme (6).

Le quatrième composant est constitué par une masselotte d'équilibrage (8) cylindrique placée dans le prolongement de l'âme (6). Elle présente un diamètre de 41 millimètres.

L'ensemble formé par ces quatre composants (1, 6, 7, 8) est surmoulé par injection d'une matière plastique dans un moule d'injection. La matière plastique vient recouvrir totalement la masselotte (8), l'âme (7) et l'âme (6), ainsi que la plus grande partie de l'axe (1). L'extrémité (43) de l'axe (1) pénétrant dans la boîte de vitesse n'est pas surmoulée, dans l'exemple décrit.

La matière plastique assure la liaison des quatre composants entre eux. Par ailleurs, certaines zones présentent des fonctions additionnelles.

La matière plastique surmoulant l'axe (1) forme au niveau de la gorge (3) une gorge annulaire extérieure (10) formant un moyeu pour l'accouplement avec la tringlerie de commande de la boîte de vitesse. Cette gorge (10) permet la commande de déplacement en translation axiale de l'axe (1).

Dans cette forme de réalisation, la matière plastique surmoulant l'âme (7) forme une extrémité sphérique (11). Elle permet la commande de déplacement en rotation axiale de l'axe (1) par une liaison de type "rotule".

La matière plastique du surmoulage forme en outre une pièce de blocage en sélection (ou blocage en passage) (41) et forme à l'extrémité externe de l'axe (1) une rainure (42) perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'axe (1).

La matière plastique assure par ailleurs une fonction de protection contre l'oxydation des composants métalliques.

La figure 4 représente une variante de réalisation. L'axe (1) présente un perçage transversal (20) débouchant au niveau du prolongement formé par l'âme (6), l'âme (7) et la masselotte (8).

Ce perçage transversal (20) permet l'injection de matière plastique dans l'espace (21) formé entre la surface de l'axe (1) et l'âme (6). Il empêche également une rotation du manchon formé par la matière plastique surmoulant l'axe (1), par rapport à cet axe (1).

Les figures 5 et 6 représentent une autre variante de réalisation qui se distingue des variantes précédentes principalement par la configuration des composants assurant l'accouplement avec la tringlerie de commande de la boîte de vitesse.

L'accouplement est réalisé entre l'axe (1) et une pièce (30) en tôle pliée présentant une partie (31) s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'axe (1), prolongée par une partie coudée (32), et une troisième partie (33) parallèle à la première partie (31). Elle est prolongée par une griffe formée par un fond (34) prolongeant la troisième partie (33) et par trois pattes latérales (35, 36, 37).

La liaison avec la tringlerie de commande de la boîte de vitesse est assurée par une rotule (38) sertie sur la troisième partie (33) de la pièce (30) en tôle pliée.

La liaison entre la pièce en tôle pliée (30) et l'axe (1) est réalisé par un surmoulage en matière plastique, recouvrant la partie supérieure de l'axe (1), la zone de raccordement de la pièce (30) et l'axe (1) est l'extrémité de la partie (31) de la pièce (30).

Claims (24)

REVENDICATIONS

1) Pièce mécanique constituée d'au moins deux éléments assemblés entre eux par surmoulage.

2) Pièce mécanique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un axe (1) et un prolongement latéral, assemblés entre eux par surmoulage de la zone de raccordement au moins.

3) Pièce mécanique selon l'une quelconque des 10 revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le surmoulage est un surmoulage monobloc.

4) Pièce mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une commande assemblée de boîte de vitesse.

5) Pièce mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les pièces assemblées sont choisies parmi un axe (1), un moyeu, un levier, une rotule, un moyen de blocage en sélection.

6) Pièce mécanique selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un axe (1), et dans la partie externe dudit axe, au moins un moyeu et/ou au moins un levier, assemblé(s) ou réalisé(s) par surmoulage, particulièrement par surmoulage monobloc.

7) Pièce mécanique selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que le surmoulage recouvre au moins une partie de l'axe (1).

8) Pièce mécanique selon la revendication 7, caractérisée en ce que le surmoulage recouvre uniquement la 30 partie externe de l'axe (1).

9) Pièce mécanique selon la revendication 7, caractérisée en ce que le surmoulage recouvre la partie externe et au moins une partie de la partie interne de l'axe (1).

10) Pièce mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'au moins une des pièces assemblées est en un matériau choisi parmi la fonte, l'aluminium, l'acier ou tout autre métal ou alliage compatible avec ce type de pièces.

11) Pièce mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'au moins une des pièces assemblées est moulée dans le matériau de surmoulage.

12) Pièce mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un assemblage d'un axe (1), d'une âme (6) et d'une âme (7) parallèle à l'axe (1), l'ensemble étant surmoulé par un matériau de surmoulage au moins au niveau des zones de liaisons des composants.

13) Pièce mécanique selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'âme (6) vient au contact de l'axe (1).

14) Pièce mécanique selon la revendication 20 12, caractérisée en ce que l'âme (6) délimite un espace (21) d'injection de matière plastique entre son extrémité et l'axe (1).

15) Pièce mécanique selon l'une quelconque des revendications 2 à 14, caractérisée en ce que l'axe (1) présente un perçage (20) débouchant dans ledit espace (21).

16) Pièce mécanique selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisée en ce que l'axe (1) présente des gorges moletées (2, 3).

17) Pièce mécanique l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une masselotte d'équilibrage (8) placée dans le prolongement de l'âme (6).

18) Pièce mécanique l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisée en ce que le matériau de surmoulage de l'axe (1) forme une gorge annulaire extérieure (10) (ou moyeu) pour l'accouplement avec la tringlerie de commande de la boîte de vitesse.

19) Pièce mécanique l'une quelconque des 5 revendications 12 à 18, caractérisée en ce que le matériau de surmoulage recouvrant l'âme (7) forme une extrémité sphérique (11).

20) Pièce mécanique selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un 10 assemblage: d'un axe (1), d'une pièce (30) en tôle pliée présentant une partie (31) s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'axe (1), prolongée par une partie coudée (32), et une troisième partie (33) parallèle à la première partie (31), ladite pièce (30) étant prolongée par une griffe formée par un fond (34) prolongeant la troisième partie (33) et par trois pattes latérales (35, 36, 37), d'une rotule (38) sertie sur la troisième partie (33) de la pièce (30) en tôle pliée, l'ensemble étant surmoulé par un matériau de surmoulage au moins au niveau des zones de liaisons des composants, ladite pièce mécanique comportant en outre - une gorge annulaire extérieure (10) formant un moyeu, moulée dans le matériau de surmoulage, une pièce de blocage en sélection (ou blocage en passage) (41) et à l'extrémité externe de l'axe (1) une rainure (42) 30 perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'axe (1).

21) Pièce mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisée en ce que le matériau utilisé pour le surmoulage est choisi parmi les polyamides parmi lesquels on peut citer le PA 6.6, le PA 6.10, le PA 6.12, le PA 4.6, le PA 6, le PA 11 ou encore le PA 12 ou - le plastique chargé ou d'autres matériaux injectables comme les thermoplastiques ou les thermodurcissables ou - les matériaux métalliques comme l'aluminium, le cuivre ou le cuproalluminium, préférentiellement un polyamide, très préférentiellement le PA 6,6.

22) Procédé de fabrication de pièces utilisables en mécanique, comportant différentes pièces assemblées, dans lequel les pièces sont assemblées par surmoulage, particulièrement par surmoulage monobloc.

23) Procédé de fabrication de pièces utilisables en mécanique, comportant différentes pièces dont au moins une des pièces est fabriquée par surmoulage, particulièrement par surmoulage monobloc.

24) Procédé selon l'une quelconque des revendications 22 ou 23, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un procédé par injection.