Brevet FR2311225A1 — publié le 19761210

L'invention a pour objet un ressort hélicoïdal à flexibilité variable destiné à diverses applications, par exemple pour créer une force antagoniste à l'ouverture d'une électrovanne, pour des suspensions variées telles que la suspension de véhicules, pour emmagasiner de l'énergie dans un frein de parking pour camion, pour le remplacement de contrepoids, pour réaliser des dispositifs d'équilibrage, etc ... il est utilisable notamment dans les appareils où, à partir d'une certaine course d'un organe mobile soumis à l'action de moyens élastiques, on recherche un accroissement de charge le plus faible possible pour un accroissement de course donné. Les dispositifs élastiques classiques ne permettent pas d'obtenir de tels résultats avec un seul fil de ressort enroulé. Ils comportent au moins deux ressorts distincts reliés par des systèmes mécaniques qui constituent souvent un obstacle à leur utilisation. Le but de l'invention est de réaliser un ressort hélicoidal en une seule pièce qui permette d'atteindre le but visé. A cet effet, suivant l'invention, le ressort est constitué d'un seul morceau de fil métallique dont une partie est enroulée en hélice à spires jointives et forme un ressort composant de traction, tandis que le reste dudit fil est enroulé en hélice à spires écartées formant un ressort composant de compression, l'un de ces deux ressorts composants étant logé, au moins en partie, à l'intérieur de l'autre, tandis que les efforts auxquels doit être soumis le ressort composite sont appliqués entre l'extrémité libre de l'un quelconque des deux ressorts composants et l'une, au moins, des deux extrémités de l'autre. On obtient ainsi un ressort composite d'un encombrement très faible et susceptible de donner des courbes de flexibilité diverses suivant la manière dont il est utilisé dans les applications envisagées. On peut augmenter encore la diversité des courbes de flexibilité selon qu'on donne ou non une prétension à l'un, au moins, des deux ressorts composants. On peut encore associer au ressort composite une butée de fin de course en élastomère pour créer encore un palier supplémentaire final de flexibilité. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un ressort hélicoïdal composite suivant l'invention. Sur ces dessins - la figure I est une vue en élévation de l'ensemble du ressort hélicoïdal composite et des éléments qui sont soumis à son action - la figure 2 est une coupe faite suivant la ligne II-II de la figure I ; et - les figures 3 et 4 sont deux exemples de courbes de flexibilité que l'on peut obtenir avec le ressort composite des figures I et 2. Le ressort hélicoïdal composite à flexibilité variable représenté sur les figures I et 2 est constitué d'un seul morceau de fil métallique dont une partie est enroulée en hélice à spires jointives et forme un ressort composant de traction 1, tandis que le reste dudit fil est enroulé en hélice à spires écartées formant un ressort résultant de compression 2. L'un de ces deux ressorts, c'està-dire le ressort composant de traction I dans l'exemple, est logé, au moins en partie, à l'intérieur de l'autre ressort composant 2. Dans le mode de réalisation représenté, les hélices des deux ressorts composants 1, 2 sont de pas contraire, ce qui en facilite la fabrication puisque l'enroulement du fil se fait toujours dans le même sens de rotation, mais en faisant avancer le fil axialement dans un sens pour la formation du ressort composant de traction I et dans l'autre sens pour la formation du ressort composant de compression 2. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement divers moyens de liaison du ressort composite 3 aux éléments constitutifs de l'ensemble, pour des utilisations diverses capables de fournir des courbes de flexibilité différentes. Si l'on suppose, par exemple, que l'ensemble est disposé verticalement, l'extrémité libre inférieure du ressort composant de compression 2 repose sur un épaulement annulaire 4 d'un support fixe 5. Une tige longitudinale centrale 6 présente un renflement 7 qui porte contre la dernière spire resserrée 8 du ressort composant de traction 1. La tige 6 est solidaire d'un plateau il qui peut venir porter contre la spire supérieure aplatie 12 commune aux deux ressorts composants. Si, dans une première hypothèse, on suppose que le ressort composant de traction I est enroulé sans tension initiale, c'est-à-dire si ses spires sont jointives mais non serrées les unes contre les autres à l'état libre, l'ensemble du ressort composite 3 présente alors une flexibilité plus grande que celle d'un ressort unique de même encombrement. Si, dans une deuxième hypothèse, on suppose au contraire que le ressort composant de traction I présente une tension initiale, si l'on exerce sur la tige 6 une pression verticale dans le sens de la flèche f dirigée vers le bas, le ressort de traction I se comporte d'abord comme un bloc rigide et seul le ressort de compression 2 commence à se déformer ; les efforts en fonction des flèches sont représentés par la partie rectiligne OA de pente PI de la courbe de la figure 3, les déformations D étant proportionnelles aux efforts F.A partir du moment où l'effort F est égal à la tension initiale du ressort de traction 1, c'est-à-dire au point A de la courbe, les deux ressorts composants se déforment simultanément et le ressort composite 3 présente une flexibilité plus grande représentée par la partie rectiligne AB de la courbe, dont la pente P2 est inférieure à la pente Pi de la première partie OA de ladite courbe. Vers la fin de la course, la flèche diminue considérablement lorsque la charge continue à augmenter, comme représenté par la partie BM de la courbe. Si, dans une troisième hypothèse, on envisage que le plateau 11 peut venir porter contre l'extrémité supérieure commune des deux ressorts composants 1, 2, on obtient alors un ressort composite 3 ayant une flexibilité qui présente trois valeurs différentes correspondant respectivement à la première partie 0A de la courbe de la figure 4 avec une pente Pi qui correspond à la flexibilité du ressort de compression 2 seul, la tension initiale du ressort de traction I s'opposant à sa déformation, dans le début de la course de descente, de l'ensemble constitué par la tige 6 et le plateau 11 , à une deuxième partie AB de pente P2 correspondant à la flexibilité de l'ensemble des deux ressorts de traction I et de compression 2, et enfin à une troisième partie BC de la courbe à partir du moment où le plateau il vient porter contre l'extrémité supérieure commune des deux ressorts composants, car, à partir de ce moment, le ressort de traction 1 ne se déforme plus et l'ensemble 3 possède la flexibilité du ressort de compression 2 qui correspond à la pente P3 sur la courbe. On a supposé plus haut que, dans certaines hypothèses, on donnait au ressort de traction 1 une tension initiale, mais on pourrait également envisager que c'est au ressort de compression seul 2 qu'on donne une tension initiale, par exemple en l'emprisonnant sous une butée supérieure distante de ltépaule- ment annulaire 4 d'une longueur plus courte que la longueur dudit ressort de compression à l'état libre, ou bien encore qu'on donne une tension initiale à chacun des deux ressorts composants de traction et de compression. On conçoit que, suivant les caractéristiques qu'on donne aux deux ressorts composants, quant à leurs longueurs, leurs nombres de spires, la grosseur du fil utilisé, l'absence ou la présence d'une tension initiale dans l'un au moins de ces deux ressorts et la valeur de cette tension initiale, ainsi que les emplacements relatifs axiaux des éléments de liaison des deux ressorts composants au système extérieur, par exemple du renflement 7 de la tige 6, et du plateau 11 solidaire de cette tige, on puisse obtenir des caractéristiques générales tres variées du ressort composite obtenu 3. Sur la figure 1, on a représenté en outre une butée élastique constituée d'une rondelle en élastomère 15 reposant sur le support 5 et contre laquelle peut venir porter la face inférieure du plateau 11, dans la dernière partie de sa course. On confère ainsi, à l'ensemble, une flexibilité qui comporte donc dans la fin de la course une caractéristique supplémentaire différente correspondant aux caractéristiques de l'élastomère utilisé. L'élastomère pourrait évidemment être remplacé par tout autre moyen élastique approprié suivant les applications. Dans l'exemple représenté,le ressort de traction 1 est plus court que le ressort de compression, mais l'ensemble pourrait être conçu de façon telle que l'extrémité inférieur du ressort de traction I puisse sortir en dessous du ressort de compression 2, soit dans la dernière partie de sa course, soit même à l'état de repos. On a supposé aussi que le ressort de traction I se trouve à l'intérieur du ressort de compression 2, mais on pourrait également envisager que le ressort de traction se trouve, au contraire, autour du ressort de compression. Enfin, les liaisons des extrémités des deux ressorts avec le système extérieur pourraient être réalisées de manières très différentes de celles représentées à titre d'exemples sur les dessins. On remarquera que, dans l'exemple représenté, en cas de rupture du ressort de traction 1, la base supérieure 12 du ressort de compression 2 peut servir d'appui de sécurité pour le plateau 11. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. On peut y apporter des modifications suivant les applications envisagées sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Ressort hélicoïdal composite à flexibilité variable, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un seul morceau de fil métallique dont une partie est enroulée en hélice à spires jointives et forme un ressort composant de traction (1), tandis que le reste dudit fil est enroulé en hélice à spires écartées formant un ressort composant de compression (2), l'un quelconque (1) de ces deux ressorts composants étant logé, au moins en partie, à l'intérieur de l'autre (2), tandis que les efforts auxquels doit être soumis le ressort composite obtenu (3) peuvent être appliqués entré l'extrémité libre de l'un quelconque des deux ressorts composants et l'une, au moins des deux extrémités de l'autre. 2.- Ressort suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les hélices des deux ressorts composants (1, 2) sont de pas contraire. 3.- Ressort suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les spires du ressort de traction (1) sont, au repos, serrées les unes contre les autres par une certaine tension initiale. 4.- Ressort suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est muni de butées qui limitent l'allongement du ressort composant de compression (2) à une longueur plus courte que sa longueur à l'état libre, pour lui conférer une certaine tension initiale. 5.- Ressort suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux ressorts composants (1, 2) sont des ressorts hélicoidaux cylindriques de diamètres différents. 6.- Dispositif élastique à flexibilité variable, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort hélicoidal composite (3) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 auquel est associée une butée élastique de fin de course (15), par exemple en élastomère.