Brevet FR2678035A1 — publié le 19921224

La présente invention concerne les ressorts à boudin, notamment pour amortisseur de torsion. Ainsi qu'on le sait un ressort à boudin (dit aussi ressort hélicoïdal), est caractérisé notamment par la section de son fil, le rayon d'enroulement de celui-ci et le pas de l'hélice Usuellement la section du fil est circulaire. Dans le document US-4,735,403 on a proposé, de créer un fil dont la section allongée a une surface qui, globalement, est semi-circulaire dans la partie externe du ressort hélicoïdal et qui, est globalement, semi- elliptique dans la partie interne de ce ressort. De telles sections ne sont pas optimums en ce qui concerne la réduction de leur hauteur et présentent en pratique un maximum de contraintes légèrement supérieur à celui qu'on aurait pour un ressort de section circulaire, le maximum de contraintes, comme mentionné dans ce document, étant à 55 . La présente invention a pour objet de pallier cet inconvénient et donc de réduire la hauteur de la section (ou longueur libre) tout en ayant, pour une même hauteur libre et un même diamètre externe de ressort, un maximum de contraintes le plus proche possible de celui d'un ressort à fil de section circulaire. Suivant l'invention, un ressort hélicoïdal est caractérisé en ce que la section de son fil a globalement une forme ovoïde avec une pointe aplatie dirigée vers l'extérieur du ressort et deux renflements. Grâce à cette disposition, la hauteur du fil est encore réduite Grâce aux renflements le maximum de contraintes est lissé sur la portion interne de la périphérie (c'est-à-dire entre les deux renflements), ce qui permet d'obtenir une contrainte maximum pratiquement identique à celle d'un ressort de section circulaire. Toute la matière inutile est ainsi supprimée, les variations de courbures de la section étant atténuées. On appréciera, notamment dans le cadre d'un amortisseur de torsion, qu'il est possible d'obtenir un débattement angulaire plus important entre les deux parties coaxiales, que comporte usuellement un tel amortisseur Ce débattement plus important permet de mieux filtrer les vibrations et de minimiser les bruits. Lorsque le ressort est utilisé dans le domaine des soupapes, on peut diminuer le nombre de spires et ainsi obtenir un gain en poids et une minimisation de l'énergie. On appréciera que par rapport à un ressort à fil de section circulaire que l'on diminue la longueur à bloc du ressort. Dans une forme de réalisation, la section du fil est délimitée par deux courbes symétriques multi-arcs sous forme de lattes (ou splines). La description qui va suivre illustre l'invention dans le cadre d'une friction d'embrayage pour véhicule automobile, et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue partielle en élévation d'un dispositif amortisseur de torsion suivant la flèche I de la figure 2, la figure 2 est une vue en coupe axiale, suivant la ligne brisée 2-2 de la figure 1, la figure 3 est une vue partielle en élévation du ressort hélicoïdal selon l'invention avec arrachement local, la figure 4 montre la section du fil selon l'invention avec ses tangentes, la figure 5 est une vue, à échelle différente, analogue à la figure 4, sans les tangentes, la figure 6 montre la courbe caractéristique d'un ressort à section circulaire avec en ordonnée les contraintes et en abscisse la position sur le périmètre de la section, la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 pour l'exemple de réalisation selon l'invention. Dans les figures 1 et 2 est illustré un amortisseur de torsion sous forme d'une friction d'embrayage pour véhicule automobile à moteur à combustion interne, qui comporte globalement deux parties coaxiales montées rotatives l'une par rapport à l'autre, dans les limites d'un débattement angulaire déterminé, à l'encontre de ressorts hélicoïdaux à action circonférentielle. Plus précisément, une première partie A comporte un moyeu 10, qui, intérieurement, est cannelé pour sa solidarisation en rotation, ici avec l'arbre d'entrée de la boite de vitesses du véhicule, et qui, extérieurement, porte radialement en saillie un voile de moyeu 11 qui en est solidaire en rotation, éventuellement après rattrapage d'un jeu Ici ce voile 11 est rapporté par sertissage sur le moyeu, mais en variante il peut être d'un seul tenant avec le moyeu 10. La deuxième partie B comporte deux rondelles de guidage 12, qui s'étendent transversalement par rapport à l'axe du moyeu 10, de part et d'autre du voile de moyeu 11, à distance de celui-ci, et qui sont reliées l'une à l'autre, de place en place, par des entretoises axiales 13 traversant avec jeu des passages 14 ménagés à cet effet à la périphérie externe du voile 11 Cette partie B comporte également un disque de friction 16, qui est solidarisé aux rondelles 12, au contact de l'une de celles-ci, par les entretoises 13 Ce disque 16 porte à sa périphérie, de part et d'autre, des garnitures de frottement 17. Ainsi qu'on le sait ces garnitures 17 sont propres à être serrées entre le plateau de pression et de réaction (non représentés) de l'embrayage, lesdits plateaux étant solidaires en rotation ici du vilebrequin du moteur à combustion interne du véhicule. Entre ces parties A et B sont interposés circonférentiellement des ressorts hélicoïdaux 18, au nombre de six ici, ainsi que des moyens de frottement à rondelles de frottement tarés élastiquement interposés entre le voile 11 et les rondelles 12, tel que décrit par exemple dans le document FR-A-2 217 599. Ces ressorts 18 sont répartis régulièrement circulairement en étant tous tangeant à une même circonférence de l'ensemble Ils sont chacun individuellement disposés pour partie dans un logement formé dans la partie rotative A et pour partie dans un logement formé dans la partie rotative B. Ici les ressorts 18, à fil élastique métallique, sont logés dans des fenêtres 19 ménagées dans le voile de moyeu 11 et dans des fenêtres 20 des rondelles de guidage 12; lesdites fenêtres 19 et 20 étant en correspondance les unes avec les autres. Suivant l'invention, un ressort hélicoïdal du type sus-indiqué est caractérisé en ce que la section 1 de son fil a globalement une forme ovoïde avec une pointe aplatie 2 dirigée vers l'extérieur dudit ressort et deux renflements 3. Ici (figure 5) la section du fil, en forme d'oeuf, est allongée symétriquement vers l'extérieur du ressort (perpendiculairement à l'axe de symétrie de celui-ci) et est délimitée par deux lattes (ou splines) 6 et 7 symétriques raccordées l'une à l'autre Ainsi contrairement à la disposition divulguée dans le document US-4,735,403 la pointe de la section est dirigée vers l'extérieur, et grâce aux renflements 3 il est possible de lisser les contraintes comme visibles à la figure 7, le point zéro correspondant au point 4 (ou pôle) de la figure 4 avec en ordonnée les contraintes C et en abscisse P la position sur le périmètre de la section du fil, le point 4 étant le pôle de référence ou extrémité interne. On appréciera en effet que par rapport à la courbe de la figure 6 relative à un ressort à fil de section circulaire que les contraintes maximums sont réparties dans la portion interne de la section, c'est-à- dire entre les deux renflements 3, avec suppression de la matière inutile. On appréciera qu'il est possible de réduire la hauteur du fil Plus précisément, des essais ont été effectués avec un ressort à fil de section circulaire, avec deux ressorts avec un fil de section selon le document US-4,735,403 et avec un ressort selon l'invention. Les essais effectués font apparaîtrent le tableau suivant dans lequel: la référence A concernant un ressort à fil de section circulaire, la référence B un ressort de fil à section selon le brevet US-4,735,403, la référence C un ressort de taille différente selon le brevet US-4, 735,403, et la référence D un ressort selon l'invention avec en ce qui concerne la taille du fil d'abord sa dimension transversale puis sa hauteur. Les dimension de ce tableau étant en millimètres. RESSORT A B C D Taille du fil 4 4,34 X 3,47 4,53 X 3,52 5 X 2 92 Diamètre 15 14,32 13,94 13 intérieur Diamètre 23 23 23 23 extérieur Nombre total 5,9 6,31 6,4 7,15 de spires Nombre de 3,9 4,31 4, 4 5,15 spires utiles Hauteur libre 38,2 38,2 38,2 38,2 Hauteur 22,6 21,3 21,65 20,13 bloquée Raideur 9,482 8,122 8,596 7,2 Flèche sous 9, 2 10,73 10,14 12,60 charge 855 N Gains en O 16 10 31 débattement en % Contrainte 895 988 932 904 maxi N/mm 2 Ainsi qu'il ressort à l'évidence de ce tableau, le ressort selon l'invention permet un plus grand débattement angulaire entre les deux parties coaxiales A et B Le gain étant de 31 % par rapport à un ressort hélicoïdal de section circulaire de même diamètre extérieur et de même hauteur (ou longueur) libre Ce gain en débattement est supérieur à celui obtenu avec les perfectionnements de l'art antérieur, tout en ayant des contraintes maximums inférieures Il en est de même en ce qui concerne le nombre total de spires et la hauteur, dite hauteur bloquée, en fin de débattement angulaire entre les deux parties A,B. Ainsi sans changer une friction d'embrayage classique, notamment la dimension des logements de celle- ci, on peut monter les ressorts selon l'invention à la place des ressorts usuels à fil de section circulaire, tout en ayant une contrainte maximum, comme le montre le tableau, pratiquement identique à celle dudit ressort usuel et une diminution de la hauteur du fil ( 2,92 mm contre 4 mm dans l'art antérieur). On notera que le fil selon l'invention est plus allongé, son diamètre intérieur étant plus petit que ceux de l'art antérieur Plus précisément, sa pointe 2 est globalement plate en étant approximativement perpendiculaire à l'axe de symétrie 8 de la section Les renflements 3 étant proches de son sommet interne 4. Grâce à ceci, on peut mieux filtrer les vibrations et minimiser les bruits qui se produisent dans la transmission entre l'arbre moteur et l'arbre de la boîte de vitesses. On peut également faire varier le pas du ressort pour avoir une meilleure progressivité, cela dépendant des applications. Pour mémoire on rappellera spacialement qu'une spline est une courbe multi-arcs qui permet un lissage de forme, et qu'un arc est une courbe définie mathématiquement par une équation polynomiale de degré compris généralement entre 1 et 15. La spline est composée d'une succession d'arcs jointifs polynomiaux, continus en tangence et courbure. La dérivée troisième est ici continue Ici la section est symétrique par rapport à l'axe de symétrie 8 Chaque latte 6 et 7 est définie par deux lignes cubiques (polynôme du trosième degré), la première 6 ' reliant les points 4-3 (figure 4), la seconde 6 '' reliant les points 3- 2. Le vecteur tangent au point 2 est vertical (perpendiculaire à l'axe 8), tandis que le vecteur tangent au point 4 fait un faible angle avec la perpendiculaire à l'axe 8 Cet angle est compris entre O et 7 , de préférence 5 , et permet de bien localiser les renflements 3, et d'incurver la courbe en conséquence. Les sommets 4 et 2 sont aplatis Aux sommets correspondants aux renflements 3, les vecteurs tangents sont parallèles à l'axe de symétrie 8. On notera que la section du fil selon l'invention est lissée, à des variations de courbures atténuées, et que son extrémité externe 2 (la plus éloignée de l'axe de symétrie du ressort) est constituée par deux arcs, appartenant chacun à l'une des lattes (ou splines) 6,7 qui sont presque perpendiculaires à l'axe de symétrie 8 de la section du fil ici métallique et élastique Les renflements 3 sont plus proches du pôle 4 (extrémité interne) que de ladite pointe 2. Bien entendu le fil de ressort peut être en matériau composite. REVENDICATIONS 1) Ressort à boudin, notamment pour amortisseur de torsion en particulier pour véhicule automobile, caractérisé en ce que la section de son fil a globalement une forme ovoïde avec une pointe aplatie ( 2) dirigée vers l'extérieur dudit ressort et deux renflements ( 3). 2) Ressort à boudin selon la revendication 1, caractérisé en ce que les variations de courbures de ladite section sont atténuées. 3) Ressort à boudin selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite section est délimitée par deux courbes symétriques multi-arcs sous forme de lattes (ou splines) raccordées l'une à l'autre. 4) Ressort à boudin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les renflements ( 3) sont plus proches de son extrémité interne ( 4) que de sa pointe aplatie ( 2). ) Ressort à boudin selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque latte est définie par deux lignes cubiques. 6) Ressort à boudin selon la revendication 5, caractérisé en ce que le vecteur tangent au sommet interne fait un angle compris entre O et 7 par rapport à la perpendiculaire à l'axe de symétrie ( 8) de la section.