Brevet FR2560321A1 — publié le 19850830

La présente invention concerne un ressort Belleville ou ressort en forme de disque, comportant un corps de base de profil annulaire duquel font saillie des branches, comme des languettes ou analogues, s'étendant radialement vers l'extérieur et/ou vers l'intérieur, et où pour au moins certains entre eux, la dureté, au moins dans la zone des branches, des pointes de languettes ou analogues, est supérieure à la dureté du corps de base du ressort Belleville, tels que ex utilisés par exemple dans des embrayages à fiction de véhicules automobiles. Le durcissement des pointes de languettes peut être réalisé par exemple par une trempe par haute fréquente ou par induction ou analoguu, auquel cas qenera'emont le ressort Belleville amené déjà à sa dureté finale est durci additionnellement dans la zone de ses pointes de languettes. Cette trempe est alors eftetuée, du fait que les pointes de languettes peuvent être soulaises au champ de haute fréquence pendant un certain temps, en pénétrant dans des zones internes du ressort Belleville, ce qui crée entre autre l'inconvénient d'une augmentation du risque de rupture dans ces zones.D'autres procédés connus font en sorte qu'il se produise dans la partie de transition entre des zones de différentes duretés une décroissance dans le profil de dureté. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de créer un ressort Belleville dans lequel on évite d'une manière économique, malgré lisbtension d'une plus brande dureté dans la zone cles pointes de languettes, le risque de rupture ainsi que l'usure dans lesdites zones lors du contact avec d'autres éléments, par exemple un organe de débrayage. En outre, la trempe doit être effectuée de façon contrôlée et seulement dans les zones qui sont soumises directement à l'usure, de sorte que ces ressorts Belleville peuvent être fabriqués de façon peu coûteuse. Conformément à l'invention, l'augmentation de dureté dans la zone des pointes de languettes des ressorts Belleville précités est produite par une trempe de courte durée réalisée dans lesdites zones au moyen d'une irradiation corpusculaire. Cette irradiation corpusculaire peut être produite par une trempe par rayon électronique ou bien cependant, ce qui s est avéré particulièrement avantageux et économique, par une trempe par rayon laser. Dans ce cas, l'augmentation de dureté est obtenue avantageusement par un durcissement surperficiel, ce qui peut être effectué d'une manière avantageuse par une trempe intrinsèque ou homogène. Il s'est en outre avéré avantageux d'effectuer la trempe de telle sorte qu'il existe en surface et dans la zone de dureté supérieure un pourcentage résiduel d'austenite compris entre 10 et 40 % de la proportion d'austenite se trouvant à l'extérieur de la zone de dureté supérieure, notamment de la proportion d'austenite se trouvant dans le corps de base du ressort Belleville. Il s'est en outre avéré avantageux qu'au moins dans les zones des pointes de languettes, on enlève la rouille, la corrosion ou l'oxydation par un traitement de courte durée au moyen d'un rayonnement corpusculaire, auquel cas les couches de rouille, de corrosion ou d'oxyde sont éliminées par vaporisation au moyen d'un traitement par rayon électronique, notamment au moyen d'un traitement par rayon laser. L'application du rayonnement corpusculaire peut être effectuée au moins approximativement perpendi culairement aux zones à durcir jusqu'au moins dans une direction approximativement parallèle aux pointes des languettes du ressort Belleville, l'angle pouvant être défini dans chaque cas en fonction de l'objectif essentiel, notamment le durcissement et/ou le nettoyage. Le durcissement ou le traitement peuvent être effectués de façon pulsée, c'est-à-dire en utilisant ce qu'on appelle un laser à impulsions. L'irradiation peut également être effectuée de façon oscillante et en outre l'irradiation peut être réalisée avec un rayon laser ou électronique sous la forme de lignes créant des bandes ou bien sous la forme de lignes en serpentins. Il peut être suffisant de former entre 15 et 200, de préférence entre 20 et 80 lignes d'irradiation par languette du ressort Belleville. Il peut cependant être suffisant dans de nombreux cas d'effectuer seulement une irradiation de forme ponctuelle. Lors de la fabrication de tels ressorts Belleville, on peut également utiliser un procédé dans lequel le rayon et/ou le ressort Belleville tourne. L'invention se rapporte en outre à un ressort Belleville comportant un corps de base de profil annulaire, duquel font saillie des branches s'étendant radialement vers l'extérieur et/ou vers l'intérieur et servant à l'appui sur d'autres éléments ou bien à une transmission de couple d'autres éléments ou bien à d'autres éléments, ce ressort étant caractérisé en ce que les branches ont, au moins dans leurs zones venant s'appliquer contre d'autres éléments, une dureté supérieure à celle du corps de base du ressort Belleville, et en ce que cette dureté supérieure est créée conformément à au moins un des modes de réalisation décrits ci-dessus.A cet égard, il peut être particulièrement avantageux que la zone de transition entre le corps de base du ressort Belleville et les branches ne possède pas cette dureté supérieure, c'est-à-dire ne soit pas soumise aux traitements du type décrit ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels La Figure 1 représente en partie un ressort Belleville comportant des languettes dirigées radialement vers l'intérieur La Figure 2 est une coupe faite suivant la ligne II-II de la Figure 1 La Figure 3 représente en partie un ressort Belleville comportant des branches ; et La Figure 4 est une coupe faite suivant la ligne IV-IV de la Figure 3. Le ressort Belleville 1 des Figures 1 et 2 comporte un corps de base 2 de profil annulaire, dont font saillie radialement vers l'intérieur des languettes 3. Dans la zone des pointes de languettes 4, des ressorts Belleville de ce genre, lorsqu'ils sont utilisés par exemple dans des embrayages à friction de véhicules automobiles, sont sollicités par un organe de débrayage ou bien par un palier de débrayage. Pour réduire l'usure importante se produisant dans ce cas, il est connu, comme cela a déjà été précisé, de porter ces pointes de languettes à une dureté supérieure à celle du reste du corps du ressort Belleville. Le durcissement est alors effectué dans une zone radiale relativement grande, à peu près jusqu'aux zones désignées par 5. Lorsqu'on effectue conformément à l'invention ce qu'on appelle une trempe de courte durée au moyen d'un rayonnement corpusculaire, comme dans le cas d'une trempe par rayon électronique ou également une trempe par rayon laser, ce traitement peut être limité à une zone radiale 6 relativement petite, qui n'a pas besoin de déborder dans des proportions importantes de la zone qui est sol licitée par le moyen de débrayage, par exesple par le palier de débrayage, dans le mouvement de débrayage et lors du pivotement du ressort Belleville en résultant. La trempe doit en outre seulement être réalisée sous la forme de la trempe superficielle 7, ce qui permet additionnellement d'utiliser une quantité d'énergie bien moins grande (du fait qu'on a seulement à traiter une zone radiale 6 bien plus petite que dans les procédés connus, notamment la zone 5). La dureté supérieure est alors produite par une trempe intrinsèque ou homogène. A cet égard, il s'est avéré avantageux que le traitement, notamment par rayon laser, soit effectué de telle sorte qugil subsiste dans la zone 7 une proportion résiduelle d'austenite comprise entre 10 et 40 % de la proportion d'austenite à l'extérieur de la zone de dureté supérieure, notamment de la proportion d'austenite existant dans le corps de base 2 du ressort Belleville. Il s'est avéré qu'avec des ressorts Belleville dans lesquels seulement la surface est trempée, les propriétés élastiques sont intégralement conservées et qu'en outre, d'une manière surprenante, on peut obtenir au moyen d'une trempe réalisée de la sorte une plus grande dureté que dans le cas d'un procédé de trempe classique, comme par exemple une trempe par induction. Un traitement par un rayonnement corpusculaire, notamment par un rayon laser1 peut en outre servir à enlever dans les zones à traiter, par exemple dans la zone 5, la rouille, la corrosion ou l'oxydation, cet enlèvement étant effectué par vaporisation desdites couches. L'enlèvement desdites couches peut être effectué en vue de réaliser en même temps une trempe ou bien exclusivement dans un but de nettoyage. Le traitement, notamment par rayon laser, peut être réalisé au moins approximativement perpendiculairement ou même jusqu' approximativement parallèlement ou tangentiellement, comme cela est indiqué schématiquement par les flèches III et IV, selon ce qui est nécessaire pour obtenir l'effet désiré. Le traitement peut être réalisé sous la forme d'une irradiation continue ou bien par impulsions ; cependant le traitement, et par conséquent la trempe, peuvent également être réalisés ponctuellement, comme indiqué en 8, auquel cas des points de dureté supérieure peuvent également se chevaucher. En outre, la trempe peut être réalisée par guidage correspondant du rayon laser et/ou du ressort Bel-leville également sous la forme de lignes en serpentins, comme cela est indiqué en 9, et en outre d'une manière telle que certaines desdites zones plus dures réalisées sous forme de lignes en serpentins puissent également se recouvrir. Cependant également, on peut faire tourner le rayon laser et/ou le ressort Belleville de façon à obtenir un profil de trempe en forme de bandes ou en forme de lignes ondulées, comme indiqué en 10. Il peut s'avérer avantageux de produire entre 15 et 200, de préférence entre 20 et 80 lignes d'irradiation (comme indiqué en 9 ou 10) dans chaque languette du ressort Belleville, ou bien de faire en sorte que la longueur totale balayée sur une languette du ressort Belleville par le rayon laser soit comprise entre 5 et 100 cm, de préférence entre 20 et 80 cm. Le ressort Belleville la représenté seulement en partie sur les Figures 3 et 4 comporte une branche 3a faisant saillie vers l'extérieur à partir du corps de base 2a et qui possède, dans les zones 6a avec lesquelles elle entre en contact avec d'autres pièces, une plus grande dureté que le reste du corps de base 2a du ressort Belleville. La trempe additionnelle est réalisée ici sous la forme d'une trempe superficielle 7a et elle est produite au moyen d'un des procédés décrits. Le bord extérieur lia du corps de base du ressort Belleville comporte un chanfrein ou biseau 12a et il est prévu, dans la zone de transition avec la branche 3a, également un congé 13a. Cette zone de transition 12a, 13a n'est pas soumise à un traitement d'augmentation de dureté. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés mais elle est applicable également à d'autres pièces en forme de disques avec profil annulaire, comportant des branches ou bien des doigts ou bien des languettes dirigés vers l'intérieur et/ou vers l'extérieur, qui possèdent au moins à un certain degré des propriétés élastiques, comme par exemple des lamelles, et qui comportent des zones dont la dureté a été augmentée conformément à l'invention. REVEND ICATIONS 1 - Ressort Belleville ou ressort en forme de disque, comportant un corps de base de profil annulaire duquel font saillie des branches, comme des languettes ou analogues, s'étendant radialement vers l'extérieur et/ou vers l'intérieur, et où au moins pour certains d'entre eux, la dureté, au moins dans la zone des branches, des pointes de languettes ou analogues est supérieure la dureté du corps de base du ressort Belleville, caractérisé en ce que la durete supérieure dans la zone des protubérances, des pointes de languettes (3a, 4) ou analogues est produite par ce qu'on appelle une trempe de courte durée au moyen d'une irradiation corpusculaire (en 6, 6a). 2 - Ressort Belleville selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dureté supérieure dans la zone des branches, des pointes de languettes (3a, 4) ou analogues est produite par une trempe par rayon électronique (en 6, 6a). 3 - Ressort Belleville selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dureté supérieure dans la zone des branches, des pointes de languettes (3a, 4) ou analogues est produite par trempe par rayon laser (en 6, 6a). 4 - Ressort Belleville selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la dureté supérieure est produite par une trempe superficielle (7, 7a). 5 - Ressort Belleville selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la dureté supérieure (en 6, 6a) est produite par une trempe intrinsèque ou homogène. 6 - Ressort Belleville selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans la zone de la surface (7, 7a) et de la dureté supérieure (en 6, 6a), il existe une proportion résiduelle d'austenite comprise entre 10 et 40% de la proportion d'austenite existant en dehors de la zone de dureté supérieure, notamment de la proportion d'austenite existant dans le corps de base (2, 2a) du ressort Belleville. 7 - Ressort Belleville comportant un corps de base de profil annulaire, duquel font saillie radialement vers l'intérieur et/ou radialement vers l'extérieur, des branches, des languettes ou analogues, caractérisé en ce qu'au moins dans la zone des branches, des pointes de languettes (3a, 4) ou analogues, de la rouille, corrosion ou oxydation est éliminée par un traitement de courte durée selon une des revendications l à 6. 8 - Ressort Belleville comportant un corps de base de profil annulaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que des couches de rouille, de corrosion ou oxydation sont éliminées par vaporisation au moyen d'un traitement par rayon électronique (en 6, 6a). 9 - Ressort Belleville comportant un corps de base de profil annulaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que des couches de rouille, corrosion ou oxydation sont éliminées par vaporisation par un traitement par rayon laser (en 6, 6jazz 10 - Ressort Belleville selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le rayonnement corpusculaire peut arriver au moins approximativement perpendiculairement (III) sur les zones à durcir (6, 6a) des branches, pointes de languettes (3a, 4) ou parties analogues du ressort Belleville. il - Ressort Belleville selon une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le rayonnement corpusculaire peut arriver sur les surfaces à nettoyer au moins approximativement parallèlement (IV) à celles-ci. 12 - Ressort Belleville selon une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la trempe ou le traitement sont effectués par impulsions, c'est-à-dire qu'il se produit ce qu'on appelle une trempe par impulsions. 13 - Ressort Belleville selon une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'on effectue un traitement par rayonnement oscillant. 14 - Ressort Belleville selon une quelconque des revendications l à 13, caractérisé en ce qu'on utilise comme laser ce qu'on appelle un laser à impulsions. 15 - Ressort Belleville selon une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le traitement par un rayonnement laser ou un rayonnement électronique est effectué sous la forme de lignes créant des bandes (9, 10). 16 - Ressort Belleville selon une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le traitement par rayonnement est effectué sous forme de lignes en serpentins (9). 17 - Ressort Belleville selon une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce qu'entre 15 et 200, de préférence entre 20 et 80 lignes de traitement par rayonnement sont formées sur chaque languette (4) du ressort Belleville. 18 - Ressort Belleville selon une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le traitement par rayonnement est réalisé ponctuellement (8). 19 - Ressort Belleville selon une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que le rayon (III, IV) et/ou le ressort Belleville (1) tourne. 20 - Ressort Belleville comportant un corps de base de profil annulaire, duquel font saillie radialement vers l'extérieur et/ou vers l'intérieur des branches servant à l'appui sur d'autres éléments ou bien à une transmission de couple d'autres éléments ou bien à d'autres éléments, caractérisé en ce que les branches (3a) comportent, au moins approximativement, sur leurs zones (7a) entrant en contact avec d'autres éléments, une plus grande dureté que celle du corps de base (2a) du ressort Belleville et en ce que cette dureté supérieure est créée conformément à au moins une des revendications 1 à 19. 21 - Ressort Belleville selon la revendication 20, caractérisé en ce que la zone de transmission (12a, 13a) entre le corps de base (2a) du ressort Belleville et les protubérances (3a) n'est pas soumise au traitement conforme à une des revendications l à 20.