Brevet FR2872720A1 — publié le 20060113

PROCEDE DE REALISATION D'UN RESSORT HELICOIDAL La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un ressort hélicoïdal. Elle concerne également un ressort hélicoïdal obtenu par le procédé selon l'invention ainsi qu'un ensemble de direction comprenant un tel ressort. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la réalisation de ressorts hélicoïdaux à spires plates notamment destinés aux ensembles de direction des véhicules automobiles. Dans l'industrie automobile, un nouveau concept, connu sous le nom de Volant à Moyeu Fixe, émerge aujourd'hui en matière d'ensemble de direction lo de véhicules. Il s'agit de découpler en rotation le volant de son moyeu, c'est-à-dire de faire en sorte que le moyeu disposé en extrémité d'arbre de direction soit libre en rotation par rapport au volant et à l'arbre. Cette disposition est notamment destinée à permettre l'implantation d'un sac gonflable ("air-bag") asymétrique dans le moyeu, sac asymétrique qui offre un fonctionnement optimal. La Demanderesse a perfectionné un tel concept de Volant à Moyeu Fixe pour faciliter l'accès aux commandes de fonctions généralement implémentées sur le moyeu d'un volant telles que commandes d'autoradio, de climatiseur, de navigation, de régulation de vitesse, etc., et ce, en contrôlant la rotation du moyeu par rapport au volant. En effet, lorsque le moyen est totalement fixe, lors d'une rotation du volant il est alors relativement difficile d'utiliser les commandes disposées sur le moyeu sans les chercher visuellement, ce qui oblige le conducteur à quitter la route des yeux pendant ce temps. A cet effet, on a recours à une architecture mécanique décrite dans les demandes de brevet n FR-A-2833915 et FR-A-2833916 déposées par la Demanderesse et qui basée sur l'utilisation d'un ressort hélicoïdal permettant d'assurer que les touches de commande implantées sur le moyeu soient toujours à la portée des doigts du conducteur et permet néanmoins l'emploi d'une forme optimale au sac gonflable de sécurité et ce, sans apporter de modification importante à la structure du volant et du moyeu. Le ressort hélicoïdal utilisé doit être très raide en torsion axiale et très souple en compression axiale. Dans cette perspective, une solution retenue consiste à réaliser un ressort hélicoïdal à spires plates. Par spire plate , on entend une spire rectangulaire dont l'épaisseur, c'est-à-dire la dimension dans la direction de io l'axe des spires, est très inférieure à la hauteur, c'està-dire la dimension dans une direction perpendiculaire à l'axe, dans un rapport de 1/5, voire inférieur à 1/20. Dans ce but, l'invention propose un procédé de réalisation d'un ressort hélicoïdal, remarquable en ce que ledit procédé comporte les étapes consistant à : - découper dans un support un ensemble périodique de bandes adjacentes disposées selon un motif élémentaire constitué de deux bandes consécutives symétriques par rapport au centre d'un segment de pliage défini par l'intersection d'un axe de pliage avec lesdites bandes consécutives, - effectuer des pliages successifs de l'ensemble desdites bandes autour des axes de pliage. Ainsi, comme on le verra en détail plus loin, le procédé de l'invention permet par un simple découpage d'obtenir une forme dont le pliage aboutit à l'obtention d'un ressort hélicoïdal. On réalise alors une pièce en trois dimensions à partir d'une forme à deux dimensions. Bien entendu, la forme de l'ensemble des bandes doit répondre à la définition géométrique de la spirale constituant le ressort en termes de rayons intérieur et extérieur. De même, le nombre de motifs formant l'ensemble de bandes est 30 fonction du nombre de spires total voulu pour le ressort. Les bandes de l'ensemble peuvent prendre des profils différents. En particulier, selon l'invention, lesdites bandes sont des secteurs de couronne circulaire, et, notamment, des couronnes semi-circulaires. De manière pratique, l'invention prévoit que ledit support est un flanc de tôle. Dans ce cas, on envisage que le procédé conforme à l'invention comprend en outre une étape de renforcement mécanique des bandes autour des axes de pliage. C'est en effet dans ces zones de jonction que peuvent apparaître des points de fragilité due à la faible épaisseur de la tôle. La protection de ces zones de jonction peut également être obtenue si, comme le propose l'invention, ledit procédé comprend en outre une étape préalable consistant à munir de moyens d'espacement au moins une des deux bandes consécutives de chaque motif élémentaire. io En effet, lors du pliage, lesdits moyens d'espacement jouent le rôle de butée puis d'entretoise entre deux bandes consécutives, et limitent donc la pliure de la tôle au niveau des zones de jonction. Un autre avantage de la présence desdits moyens d'espacement est qu'ils facilitent la mise en oeuvre de l'étape de pliage. Du fait de leur fonction de butée, ils permettent un pliage rapide et automatique garantissant une parfaite reproductibilité de l'intervalle entre deux bandes consécutives. Encore un autre avantage de l'invention réside dans le fait que lesdits moyens d'espacement sont disposés de manière à aménager, après pliage, un volume vide entre deux bandes consécutives. Ce volume vide peut alors être utilisé en tant que logement, notamment pour le passage de câbles électriques. Dans ce cas, il est préférable que ledit volume vide est refermé par des moyens d'agrafage. On comprendra que le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages dont l'obtention aisée de toute géométrie de référence par simple emboutissage d'une forme en deux dimensions, la simplicité de la procédure de pliage, et la production possible en grande série avec une cadence élevée. L'invention concerne également un ressort hélicoïdal obtenu par le procédé selon l'invention. Enfin, l'invention concerne en outre un ensemble de direction de véhicule comprenant: - un volant monté fixe à une extrémité d'une colonne de direction, - un moyeu adjacent au volant, libre en rotation par rapport au volant, - des moyens de mise en rotation du moyeu par un moteur électrique relié au moyeu par un ressort hélicoïdal selon l'invention. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure la est une vue de dessus d'une découpe d'un ensemble de bandes pour la réalisation d'un ressort hélicoïdal selon l'invention. La figure 1 b est une vue dessus de l'ensemble de la figure la après un premier pliage. io La figure 1c est une vue dessus de l'ensemble de la figure la après un second pliage. La figure 2a est une vue de dessus d'une variante de la découpe de la figure la. La figure 2b est une vue dessus de l'ensemble de la figure 2a après un premier pliage. La figure 3 est une vue de dessus d'une autre forme de découpe d'un ensemble de bandes pour la réalisation d'un ressort hélicoïdal selon l'invention. La figure 4a est une vue de dessus de l'ensemble de la figure 3 muni de cales d'épaisseur. La figure 4b est une vue de côté, après pliage, de deux bandes consécutives de l'ensemble de la figure 4a. La figure 4c est une vue de coté des bandes de la figure 4b munies de moyens d'agrafage. La figure 5a est une vue de dessus de l'ensemble de la figure 3 muni de bossages. La figure 5b est une vue de côté selon l'axe B de l'ensemble de la figure 5a. La figure 5c est une vue de côté, après pliage, des bandes de la figure 5b munies de moyens d'agrafage. Sur la figure la est représenté un ensemble périodique de bandes adjacentes la, 2a, 1b, 2b,...découpées dans un support constitué par un flanc de tôle par exemple. Le choix de la tôle est déterminé par les propriétés des matériaux et la valeur de l'épaisseur visée pour le ressort. Le découpage des bandes peut être effectué par découpage de précision, découpage sans bavure et découpage avec un outil progressif. Dans l'exemple de réalisation de la figure la, lesdites bandes ont la forme de couronnes semi-circulaires dont les rayons intérieur et extérieur sont choisis en fonction des caractéristiques dimensionnelles et mécaniques visées pour le ressort hélicoïdal final. Les bandes de l'ensemble périodique sont disposées selon un motif élémentaire constitué, par exemple, par les bandes consécutives la et 2a, ce motif élémentaire se reproduisant sous la forme des bandes 1 b et 2b, et ainsi de suite selon le nombre total de spires prévu pour le ressort. Concernant le motif élémentaire précité, les bandes la et 2a se raccordent tangentiellement à une de leur extrémité respective, un axe Aa de 15 pliage étant défini par leur tangente commune. On notera que les deux bandes la et 2a sont symétriques par rapport au centre la du segment 3a de pliage défini comme l'intersection de l'axe de pliage avec les bandes. Après un premier pliage autour de l'axe Aa, on obtient la configuration 20 illustrée sur la figure lb où la bande 2a vient compléter la bande la pour former une spirale entière. Ensuite, un second pliage autour de l'axe A, en accordéon par rapport au premier pliage, amène les bandes dans la position montrée sur la figure 1c où l'on voit que la bande lb vient se placer sous la bande la. Enfin, un troisième pliage en accordéon autour de l'axe Ab viendra compléter la spirale du ressort en amenant la bande 2b sous la bande 2a. A chaque étape de pliage et afin de garantir la tenue mécanique de la spirale obtenue, il peut y avoir avantage à renforcer mécaniquement les bandes autour des axes de pliage, dans les zones de jonction comme celle représentée cerclée sur la figure la. Cette opération de renforcement peut être effectuée par un point ou un cordon de soudure, un clinchage, un rivetage, un agrafage. La figure 2a montre une variante de réalisation de l'ensemble de bandes de la figure la dans laquelle les bandes au lieu d'être placées tangentiellement sont disposées en bout l'une de l'autre. Même dans ce cas, les bandes l'a et 2'a du même motif restent symétriques par rapport au centre la du segment 3'a défini par l'intersection de l'axe Aa avec les bandes l'a et 2'a. Comme le montre la figure 2b, le pliage autour de l'axe Aa amène la bande 2'a en complément de la bande l'a. Puis, un nouveau pliage en accordéon autour de l'axe A amènera la bande 1'b sous la bande l'a. io Au lieu d'être tangent aux bandes, l'axe Aa de pliage est cette fois sécant aux bandes du même motif. Ce mode de réalisation peut permettre d'éviter une opération de renforcement mécanique. On remarquera toutefois que dans ce cas le pliage fait apparaître un plat sur l'extérieur de la spirale. Enfin, la figure 3 illustre une forme d'exécution de l'invention qui présente l'avantage d'une meilleure utilisation du support de tôle en donnant au motif élémentaire de l'ensemble de bandes un profil particulier minimisant les pertes liées à la découpe des bandes. Les bandes ont dans cet exemple une forme de secteurs de couronne circulaire ne décrivant pas un demi-cercle complet. On observera néanmoins que les bandes 1"a et 2"a du motif élémentaire hachuré sont toujours symétriques par rapport au centre la du segment 3"a défini par l'intersection de l'axe Aa de pliage et les bandes 1"a et 2"a. Les figures 4a, 4b et 4c montrent une réalisation de l'invention dans laquelle la bande 2"a du motif élémentaire 1"a, 2"a, ainsi que les bandes homologues 2"b,..., sont munies, dans une étape préalable du procédé, de moyens d'espacement qui, dans l'exemple des figures 4a, 4b et 4c sont des cales 4 d'épaisseur. Ces cales 4 consistent en des pièces de tôle mises en place sur les bandes par point ou cordon de soudure, clinchage, rivetage, collage ou agrafage. Comme on le voit sur la figure 4b, la cale 4 d'épaisseur fonctionne comme butée lors du pliage, ce qui facilite l'opération de pliage elle-même et évite des rayons excessifs qui pourraient endommager la tôle au niveau de la zone 12 de jonction, ceci d'autant mieux que l'épaisseur de la cale 4 est de l'ordre de celle de la tôle support utilisée pour réaliser les bandes Les dimensions des cales 4 d'épaisseur sont choisies de manière à ce que, après pliage, les bandes 1"a et 2"a ainsi que la cale 4 définissent un volume vide 5. Ce volume peut être avantageusement utilisé comme logement pour recevoir des équipements tels que des câbles électriques par exemple. Dans ce cas, il est préférable de refermer le logement par un agrafage 6 du type de celui représenté sur la figure 4c. Les figures 5a, 5b et 2c montrent une variante de l'invention dans laquelle les moyens d'espacement sont des bossages 4' réalisés par emboutissage sur les bandes consécutives 1 "a et 2"a et leurs homologues. A cet égard, il faut signaler que les bossages 4' pourraient tout aussi bien être réalisés sur l'une ou l'autre des bandes consécutives d'un même motif élémentaire, 1"a ou 2"a. De même que dans l'exemple précédent les cales 4 pourraient être réparties pour moitié sur les deux bandes consécutives 1"a et 2"a. De manière identique au cas des figures 4a à 4c, la forme et les dimensions des bossages 4' sont prévus pour dégager un volume vide 5' qui peut être refermé par un agrafage 6' comme l'indique la figure 5c. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un ressort hélicoïdal, caractérisé en ce que ledit 5 procédé comporte les étapes consistant à : - découper dans un support un ensemble périodique de bandes adjacentes (la, 2a, lb, 2b) disposées selon un motif élémentaire constitué de deux bandes consécutives (la, 2a) symétriques par rapport au centre (la) d'un segment (3a) de pliage défini par l'intersection d'un axe (Aa) de pliage avec lo lesdites bandes consécutives (la, 2a), - effectuer des pliages successifs de l'ensemble desdites bandes autour des axes (Aa, A, Ab) de pliage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites bandes sont des secteurs de couronne circulaire. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites bandes sont des couronnes semi-circulaires. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les axes de pliage sont tangents auxdites bandes consécutives. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les axes de pliage sont sécants auxdites bandes consécutives. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit support est un flanc de tôle. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit procédé comprend en outre une étape de renforcement mécanique 25 des bandes autour des axes de pliage. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit procédé comprend en outre une étape préalable consistant à munir de moyens (4, 4') d'espacement au moins une des deux bandes consécutives (1"a, 2"a) de chaque motif élémentaire. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'espacement sont constitués par des cales (4) d'épaisseur disposées sur au moins ladite bande (2"a). 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'espacement sont constitués par un bossage (4') réalisé sur au moins ladite bande (1"a, 2"a). 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en 5 ce que lesdits moyens d'espacement présentent une épaisseur totale sensiblement égale à l'épaisseur dudit support. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que lesdits moyens d'espacement sont disposés de manière à aménager, après pliage, un volume vide (5, 5') entre deux bandes consécutives. l0 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit volume vide est refermé par des moyens (6, 6') d'agrafage. 14. Ressort hélicoïdal obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13. 15. Ensemble de direction de véhicule comprenant: - un volant monté fixe à une extrémité d'une colonne de direction, - un moyeu adjacent au volant, libre en rotation par rapport au volant, - des moyens de mise en rotation du moyeu par un moteur électrique relié au moyeu par un ressort hélicoïdal selon la revendication 14.