Brevet FR2739044A1 — publié le 19970328

L'invention concerne un procédé de fabrication de ressorts hélicoldaux courbes, les ressorts ainsi obtenus et les dispositifs nécessaires pour la mise en oeuvre de ce procédé. Les ressorts hélicoidaux courbes sont utilisés dans de nombreux systèmes mécaniques qui requièrent notamment des effets de rappels et/ou d'emmagasinage et de restitution d'énergie comme, par exemple, dans les mécanismes d'embrayage dits "double volant amortis seur" ou les boites de vitesses automatiques, les suspensions de véhicules, etc. I1 est connu de fabriquer de tels ressorts courbes par des procédés qui consistent essentiellement en une déformation au-delà de la limite élastique des spires des ressorts préalablement enroulés droits. Cette déformation ou cintrage est généralement effectuée du côté qui constituera la partie extérieure convexe des ressorts, au moyen de pièces coniques ou en coin, qui sont introduites entre les spires. De nombreuses opérations sont bien sûr prévues en amont et en aval de cette opération de cintrage. Avant le cintrage, il est par exemple connu d'effectuer un enroulage droit des ressorts, une phase de revenu (dit de détente), le meulage des extrémités, un grenaillage de précontrainte des ressorts droits, un chauffage et un blocage à spires jointives et à chaud. En outre, après le cintrage mécanique précité, les ressorts sont stabilisés à chaud et ils sont ensuite tarés, c 'est-à-dire contrôlés en couple sous une déformation angulaire donnée, puis éventuellement traités anticorrosion. Un tel procédé présente toutefois l'inconvénient de provoquer à la surface du fil du ressort, des marques du fait même de l'opération de cintrage telle que mentionnée, marques qui peuvent constituer des amorces de rupture. Des variantes au procédé précité peuvent être apportées dans l'ordre des opérations. C'est ainsi, par exemple, que le cintrage effectué de la manière précitée peut être réalisé juste après les opérations d'enroulage, de revenu et de meulage, pour être suivi du chauffage, du blocage à spires jointives et à chaud, du grenaillage et d'un nouveau chauffage, pour finir par le tarage et le revêtement éventuel anticorrosion. Toutefois, si un grenaillage après le cintrage permet d'effacer les traces dudit cintrage, les amorces de rupture demeurent et en outre, du fait de ce grenaillage, les ressorts ne conservent pas une bonne planéité (c'est-à-dire un bon contact à plat d'une génératrice du ressort courbe sur un plan) du fait des contraintes introduites par ledit grenaillage. C'est pourquoi l'inventeur a imaginé un procédé différent de cintrage, un ordre différent des opérations au moyen en outre de dispositifs spécifiques. Le procédé selon l'invention, pour la fabrication de ressorts hélicoïdaux courbes à partir de ressorts hélicoïdaux droits et comportant notamment une phase de revenu et une opération de cintrage desdits ressorts droits, est entre autre remarquable en ce que ladite opération de cintrage est effectuée en maintenant les ressorts en position cambrée au cours même de la phase de revenu de détente. Avantageusement, le maintien en position cambrée des ressorts est obtenu par blocage d'au moins les spires d'extrémités desdits ressorts. Afin d'obtenir une bonne planéité du ressort une fois terminé, il est apparu avantageux que les ressorts soient maintenus cambrés en leur donnant sensiblement la forme d'une partie de spire d'hélice pour procurer un contre-défaut au ressort avant les opérations ultérieures de finition. De préférence, la température de revenu est d'environ 350 à 4500 C et la durée en position maintenue d'environ quatre à cent vingts minutes. D'autres opérations sont évidemment prévues avant et après le cintrage et c' est ainsi par exemple que l'opération de cintrage pendant la phase de revenu est généralement précédée par une opération de meulage des spires d'extrémités des ressorts droits et éventuellement par une première opération de chauffage des ressorts droits à une température d'environ 180 à 220 C pendant vingt à quarante minutes environ. Après l'opération de cintrage, on peut prévoir les opérations successives suivantes: grenaillage de précontrainte, chauffage et blocage à spires jointives et à chaud, contrôle des couples de tarage, éventuellement complétées par une opération de revêtement anticorrosion. L'invention concerne bien entendu aussi un ressort hélicoïdal courbe, fabriqué selon le procédé précité. Afin de mettre en oeuvre le procédé, l'invention prévoit un dispositif qui est remarquable en ce qu'il comporte des moyens de blocage d'au moins les spires d'extrémités des ressorts. Selon les cas, pour constituer le contre-défaut dont il a été question ci-avant, les moyens de blocage sont tels qu'ils permettent un blocage décalé d'au moins les spires d'extrémités pour donner au ressort la forme sensiblement d'une partie de spire d'hélice. Le dispositif peut se présenter sous la forme d'un bottier annulaire cylindrique dans lequel chaque ressort est introduit pour être maintenu cambré sur sensiblement toute sa longueur ou encore sous la forme d'un support pourvu de moyens d'accrochage pour les spires d'extrémités des ressorts. Selon une variante, il peut aussi se présenter sous la forme d'une épingle non rectiligne, dont les extrémités sont destinées à être introduites dans les spires d'extrémités des ressorts ou encore sous la forme d'une épingle en deux parties dont les extrémités d'un côté desdites parties sont destinées à être introduites dans les spires d'extrémités des ressorts tandis que leurs autres extrémités libres peuvent être reliées entre elles par un organe d'accrochage. De préférence, les dispositifs sont métalliques et traités thermiquement. L'invention sera bien comprise et d'autres particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 montre en vue de dessus un dispositif selon l'invention, sous la forme d'un bottier annulaire, - la figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1, - la figure 3 montre un autre dispositif sous la forme d'un support pour les extrémités des ressorts, - la figure 4 montre un mode de réalisation sous la forme d'une variante de la figure 3, - la figure 5 montre un dispositif sous la forme d'une épingle non rectiligne, - la figure 6 montre un dispositif sous la forme d'une épingle en deux parties distinctes, Le procédé complet selon l'invention consiste donc après l'enroulage de chaque ressort droit à: meuler chaque extrémité du ressort, à cintrer le ressort comme il sera expliqué ci-après, au cours même de la phase de revenu à une température comprise entre 350 et 4500 C et pendant une durée de quatre à cent vingts minutes, à effectuer ensuite un grenaillage de précontrainte des ressorts courbes en une seule ou deux opérations, à chauffer de nouveau à des températures d'environ 180 à 2800 C, puis à bloquer le ressort à spires jointives (en comprimant le ressort courbe) et à la température précitée, puis à contrôler les couples de tarage et éventuellement, à prévoir un revêtement anticorrosion. Comme déjà dit aussi, une opération de chauffage (ou revenu de détente) peut être effectuée à une température de 180 à 2200 C pendant vingt à quarante minutes environ avant l'opération de cintrage et plus précisément entre l'opération d'enroulage et l'opération de meulage. L'opération de cintrage est donc effectuée pendant la phase de revenu dans les conditions précitées, en maintenant les ressorts en position cambrée et avantageusement, en bloquant au moins les spires d'extrémités des ressorts. A cet effet, plusieurs dispositifs ont été imaginés par l'inventeur, dont au moins certains sont représentés sur les dessins. Ces dispositifs sont aménagés pour bloquer au moins les extrémités des ressorts et en particulier avec un décalage ou désalignement de celles-ci. Les figures 1 et 2 montrent un premier dispositif D1 sous la forme d'un boîtier constitué de deux tubes la, lb concentriques, reliés entre eux par un fond 2 (figure 2) et ménageant entre eux un espace annulaire 3 prévu pour recevoir un ressort R1. I1 est clair que l'espace annulaire précité est calculé en fonction du diamètre des ressorts à recevoir. Chaque ressort peut être introduit par le dessus quand on regarde la figure 2, lequel dessus peut éventuellement être pourvu d'un couvercle. Afin de créer un contre-défaut comme mentionné ci-avant, on peut prévoir, par exemple, une cale 4 (figure 2) de manière à donner audit ressort la forme d'une partie d'hélice. Le boîtier ou dispositif D1 est représenté de forme circulaire mais il pourrait être ovale. Les dispositifs D2 et D3 des figures 3 et 4 sont des supports pourvus de moyens d'accrochage pour les spires d'extrémités des ressorts qui sont référencés ici R2 et R3. Les moyens d'accrochage sont, par exemple, constitués par des parois parallèles (elles pourraient être légèrement obliques entre elles) telles que 5a, 5b; 6a, 6b (figure 3) et 8a, 8b; 9 (figure 4), entre lesquelles la ou les (par exemple deux) spires d'extrémités sont accrochées comme le montrent les dessins. Pour le dispositif D2, des parois latérales lova, lob; pila, llb sont en outre prévues, le tout à partir, ici, d'une tôle pliée 7 éventuellement pourvue d'un fond 7'. On peut remarquer que comme précédemment, on crée un contredéfaut en donnant une forme d'hélice au ressort en décalant les extrémités, ici d'une valeur P2 pour D2 et P3 pour D3. Par ailleurs, on peut constater qu'avec le dispositif D2 de la figure 3, les deux extrémités meulées du ressort R2 font entre elles un angle "a" qui est fonction de la géométrie souhaitée pour le ressort fini tandis que dans le dispositif D3 de la figure 4, les extrémités du ressort R3 sont parallèles en étant en appui sur la même paroi 9. Sur la figure 5, on peut voir un dispositif D4 sous la forme d'une épingle non rectiligne et de forme appropriée pour donner au ressort R4 la forme désirée (cambrage et forme d'hélice). L'épingle D4 présente ici une section carrée tandis que chaque extrémité est prévue pour s'accrocher dans une ou deux spires d'extré- mités du ressort R4. L'épingle D4 exerce ainsi sur les extrémités du ressort R4 un couple sur une ou deux spires selon un axe constitué par un diamètre de la spire d'extrémité. Le dispositif D5 de la figure 6 pour un ressort R5 est une épingle en deux parties distinctes 12, 13. L'une des extrémités de chaque partie 12, 13 est prévue comme précédemment pour venir en prise avec une ou deux spires du ressort R5 tandis que les autres extrémités sont prévues pour être reliées entre elles de manière libérable au moyen d'un organe d'accrochage 14, ici sous la forme d'un simple anneau, de telle sorte que l'on puisse installer et retirer facilement le ressort R5 du dispositif Dg. Ce dernier dispositif est plus particulièrement destiné aux ressorts assez courts et de grand rayon de courbure. Pour faciliter la mise en place des ressorts dans les dispositifs, un appareil automatique peut être utilisé pour courber lesdits ressorts, ce dispositif comportant, par exemple, un vérin rotatif qui suit un développé en forme d'hélice. Les dispositifs ou outils précités doivent bien sûr avoir la résistance et les dimensions requises pour permettre une bonne reproductibilité des produits finis, ceux-ci pouvant être de préférence en métal avec une bonne résitance mécanique acquise par un traitement thermique adéquat. I1 est clair aussi que les divers paramètres du procédé décrit ci-avant ainsi que les dimensions et formes des dispositifs pour sa mise en oeuvre sont déterminés en fonction des caractéristiques des ressorts courbes à obtenir. REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication de ressorts hélicoïdaux courbes à partir de ressorts hélicoïdaux droits et comportant notamment une phase de revenu et une opération de cintrage desdits ressorts droits, caractérisé en ce que ladite opération de cintrage est effectuée en maintenant les ressorts en position cambrée au cours même de la phase de revenu de détente. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le maintien en position cambrée des ressorts est obtenu par blocage d'au moins les spires d'extrémités desdits ressorts. 3) Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les ressorts sont maintenus cambrés en leur donnant sensiblement la forme d'une partie de spire d'hélice pour procurer un contredéfaut au ressort avant les opérations ultérieures de finition. 4) Procédé selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la température de revenu est d'environ 350 à 4500 C. 5) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la durée de la phase de revenu en position maintenue est d'environ quatre à cent vingts minutes. 6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'opération de cintrage pendant la phase de revenu est précédée par une opération de meulage des spires d'extrémités des ressorts droits. 7) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'opération de cintrage est précédée par une première opération de chauffage des ressorts droits. 8) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que cette première opération de chauffage est effectuée à une température d'environ 180 à 2200 C pendant vingt à quarante minutes environ. 9) Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'opération de cintrage pendant la phase de revenu est complétée par les opérations successives suivantes: grenaillage de précontrainte, chauffage et blocage à spires jointives et à chaud, contrôle des couples de tarage. 10) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est complété par une opération de revêtement anticorrosion. 11) Ressort hélicoïdal courbe, fabriqué par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 12) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de blocage d'au moins les spires d'extrémités des ressorts. 13) Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de blocage permettent un blocage décalé d'au moins les spires d'extrémités pour donner au ressort la forme sensiblement d'une partie de spire d'hélice. 14) Dispositif selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un boitier annulaire (D1) cylindrique dans lequel chaque ressort (R1) est introduit pour être maintenu cambré sur sensiblement toute sa longueur. 15) Dispositif selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un support (D2;D3) pourvu de moyens d'accrochage (5a,5b,6a,6b,10a,10b,11a,11b; 8a,8b,9) pour les spires d'extrémités des ressorts (R2;R3). 16) Dispositif selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'une épingle (D4) non rectiligne, dont les extrémités sont destinées à être introduites dans les spires d'extrémités des ressorts (R4). 17) Dispositif selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'une épingle (D5) en deux parties (12,13) dont les extrémités d un côté desdites parties sont destinées à être introduites dans les spires d'extrémités des ressorts tandis que leurs autres extrémités libres peuvent être reliées entre elles par un organe d'accrochage (14). 18) Dispositif selon l'une des revendications 12 à 17, caractérisé en ce qu'il est métallique et traité thermiquement.