Brevet FR2877063A1 — publié le 20060428

ASSEMBLAGE DE RESSORT FIXE MECANIQUEMENT SUR UN SUPPORT DE FIXATION La présente invention se rapporte à un assemblage de ressort fixé mécaniquement sur un support de fixation, et à une application de cet assemblage mécanique dans un ensemble de direction de véhicule. L'invention s'applique aux dispositifs de fixation d'un ressort hélicoïdal soumis à des efforts de torsion axiale, lorsqu'une extrémité ou une partie du ressort est solidaire d'une pièce mécanique soumise à un moment de rotation et l'autre extrémité reliée rigidement à une pièce mécanique fixe, telle qu'une platine de fixation ou, plus généralement, à un support de fixation. Bien qu'un tel support de fixation puisse présenter diverses formes, il comporte une partie principale sensiblement plate, disposée dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du ressort. Des solutions de fixation connues d'un ressort hélicoïdal de torsion sur un tel support font appel à des conformations particulières de l'extrémité du ressort à fixer. Selon une première solution de l'art antérieur, il est prévu une ouverture sur toute l'épaisseur du support de fixation, et l'extrémité du ressort est conformée en S , c'est-à-dire obtenue par deux opérations de pliage en sens inverses, pour faire passer la partie d'extrémité d'une face du support à l'autre par cette ouverture. La fixation est réalisée au niveau de la partie d'extrémité située après l'ouverture, et par conséquent, sur la face du support de fixation opposée au ressort. De cette manière, on peut accéder au point de fixation, avec des moyens de fixation, qui sont principalement des moyens de vissage, l'élément de fixation étant généralement une vis, de préférence une vis auto- taraudeuse. Selon une autre solution de l'art antérieur, qui ne recourt pas à une conformation par pliage de l'extrémité du ressort, mais conserve une forme plate, le ressort est fixé directement sur la face du support en regard, sans traverser le support, mais en un point extérieur à l'enveloppe représentative du volume du ressort. Cette solution offre l'avantage sur la première solution de ne pas entraîner, sous l'effet des efforts de torsion, une flexion du ressort, propre à la courbure réalisée, en particulier la courbure en S , et, par conséquent, de ne pas créer de point faible lors des sollicitations en torsion axiale, lequel ferait diminuer fortement la raideur en torsion du ressort, c'est-à-dire le quotient du moment de torsion axiale agissant sur le ressort hélicoïdal par le déplacement angulaire qu'il subit. Elle présente néanmoins l'inconvénient d'augmenter l'encombrement de l'assemblage, l'élément de fixation étant extérieur au volume occupé par le ressort pour autoriser l'accès aux moyens de vissage. Le but de la présente invention est de réaliser un assemblage de ressort fixé mécaniquement sur une partie fixe ou support de fixation, dans lequel la fixation elle-même ne génère pas de point faible en raideur en torsion, sans que sa position ait pour effet d'augmenter l'encombrement du ressort. Pour atteindre ce but, dans l'assemblage de ressort selon la présente invention, le ressort a une extrémité conformée de manière à traverser toute l'épaisseur du support de fixation par une ouverture du support pour être amenée et fixée audit support, au moyen d'un élément de fixation, en un point situé sur la face du support, opposée au ressort, et il est prévu un moyen de retenue, monté rigide sur la face dirigée vers le ressort, qui immobilise en translation par rapport audit support la partie d'extrémité du ressort adjacente à ladite face du support dirigée vers le ressort, de manière à assurer la reprise des efforts générés par une torsion axiale du ressort et empêcher que cette reprise soit réalisée dans la partie d'extrémité de ressort qui traverse l'ouverture et sur l'élément de fixation. La fonction de reprise des efforts et la fonction de fixation sont dissociées dans la présente invention. Les efforts sont repris par le ressort dans sa partie qui précède toute évolution de sa forme, notamment avant toute courbure résultant d'un pliage, évitant ainsi un point faible en raideur dans la partie de pliage et de fixation. De préférence, le moyen de retenue est constitué par un pion de retenue qui fait saillie sur la face du support dirigée vers le ressort, et s'engage dans une ouverture correspondante de l'extrémité du ressort. En variante, plusieurs pions peuvent être installés selon les efforts 20 à supporter. De préférence également, chaque pion de retenue est de forme tronconique à section décroissante à partir du support de fixation, de manière à réaliser un ajustement serré sans jeu dans l'ouverture correspondante de l'extrémité du ressort. Chaque pion de retenue peut être une pièce rapportée sur le support de fixation ou une protubérance monobloc avec le support. 2877063 4 Selon un mode de réalisation de l'invention, l'extrémité du ressort est conformée en S , la partie médiane du S constituant la partie d'extrémité du ressort qui traverse l'ouverture du support de fixation. En variante, l'extrémité du ressort (20) est conformée en L , la partie verticale du L constituant la partie d'extrémité du ressort qui traverse l'ouverture du support de fixation, et le support de fixation comporte, de plus, une extension de support, faisant saillie de la face du support opposée au ressort, ladite extension ayant une surface d'appui, dirigée vers l'ouverture, perpendiculaire au support pour recevoir l'extrémité de ressort à fixer et l'élément de fixation. En variante également, l'extrémité du ressort est conformée en U , la partie centrale du U constituant la partie d'extrémité du ressort qui traverse l'ouverture du support de fixation, de manière à réaliser la fixation de l'extrémité du ressort sur la face du support opposée au ressort et au moyen de retenue, de préférence en un point situé coaxialement au moyen de retenue. Dans tous les modes de réalisation de l'invention, que l'extrémité du ressort soit conformée en S , en L ou en U , l'élément de fixation se place sur la face du support opposée à celle portant le moyen de retenue. Bien que la présente invention puisse trouver des applications multiples et diverses, elle trouve une application particulièrement 25 utile aux ensembles de direction de véhicule. On connaît, par exemple, du brevet d'invention français n 01 16517 au nom de Peugeot Citroën Automobiles, un ensemble de direction de véhicule selon un concept dit de volant de véhicule à commandes centrales fixes . Un tel ensemble de direction de véhicule comprend une colonne de direction, à une extrémité de laquelle est monté fixé un volant, et un moyeu adjacent au volant mais libre en rotation par rapport au volant, avec des moyens pour mettre le moyeu en rotation avec la colonne de direction et agencés, lors d'une rotation du volant, pour fairé tourner le moyeu dans le même sens que le volant jusqu'à un angle prédéterminé ne provoquant pas de rotation additionnelle du moyeu Selon le brevet français 01 16517, également au nom de Peugeot Citroën Automobiles, les moyens pour mettre le moyeu en rotation comprennent un moteur électrique relié au moyeu par un ressort hélicoïdal de section rectangulaire, une extrémité du ressort étant attachée au moyeu et l'autre extrémité à un élément monté libre en rotation par rapport à la colonne de direction. Dans de telles constructions, les fixations du ressort ne doivent pas introduire de point faible en étant moins raides que le ressort lui-même. C'est un autre but de la présente invention de réaliser un ensemble de direction de véhicule, construit sur le concept mentionné ci- dessus, dans lequel un ressort, de préférence, un ressort hélicoïdal plat, qui présente une raideur importante en torsion axiale, de section rectangulaire, est utilisé pour immobiliser en rotation la partie centrale du volant, la rotation du volant entraînant un déplacement de certaines spires du ressort, lequel ressort étant fixé à ses extrémités selon un mode d'assemblage qui n'introduit pas de point faible en raideur, de manière à ce que notamment, lorsque le conducteur touche les commandes agencées au centre du volant, la sensation de ce touché soit la meilleure possible. L'invention s'applique à tous les ensembles de direction de véhicule, dans lesquels un ressort de forte raideur en torsion est utilisé en liaison cinématique avec le volant et la colonne de direction, et pour lequel les fixations d'extrémité ne doivent pas constituer un point faible dans la chaîne de raideur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention vont maintenant être décrits de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés à titre illustratif et non limitatif et dans lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un assemblage 10 de ressort sur une platine de fixation, selon l'art antérieur; - La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une première variante de réalisation d'un assemblage de ressort sur une platine de fixation, selon la présente invention; - La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une deuxième 15 variante de réalisation d'un assemblage de ressort sur une platine de fixation, selon la présente invention; - La figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une troisième variante de réalisation d'un assemblage de ressort sur une platine de fixation, selon la présente invention; - La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une quatrième variante de réalisation d'un assemblage de ressort sur une platine de fixation, selon la présente invention; - La figure 6 est une vue schématique d'un ensemble de direction à volant à commandes centrales fixes, comportant un ressort de 25 torsion plat pour immobiliser le volant. Sur la figure 1 est représenté un mode de montage, selon la technique connue. Un ressort hélicoïdal 20 est représenté seulement en partie par ses spires terminales dirigées contre une platine de fixation 10, à laquelle le ressort est destiné à être fixé, au moyen d'un élément de fixation 30. Le ressort peut être un ressort hélicoïdal, plat, de section rectangulaire, avec une épaisseur de chaque spire qui est du même ordre de grandeur que la distance entre deux spires. Pour l'application mentionnée ci-dessus, à titre d'exemple non limitatif, de fixation mécanique d'un ressort de volant à commandes centrales fixes d'automobile, le ressort présente une raideur importante en torsion axiale, et une grande souplesse en compression axiale. La platine de fixation 10, non représentée en totalité, se présente sous la faillie d'une plaque ou support avec deux faces: une première face 11, contre laquelle est dirigé le ressort, et une seconde face 12, opposée à la première face. Une contrainte évidente de montage réside dans l'impossibilité d'utiliser un moyen de fixation du ressort sur la platine qui se monte ou se bloque selon la direction de la flèche A, à l'intérieur du diamètre enveloppant les spires (diamètre D). Pour surmonter cette difficulté, à la fois d'implantation et d'accessibilité de l'élément de fixation, l'extrémité du ressort 20 est conformée en S de manière à faire passer l'extrémité du ressort de la première face 11 à la seconde face 12 de la platine 10. Cette conformation est obtenue au moyen de deux pliages successifs en sens inverses. Le passage est réalisé par une ouverture 15 de la platine. Cette inversion rend possible l'accès aux moyens de positionnement et de vissage de l'élément de fixation 30. L'élément de fixation est, de façon générale, une vis auto-taraudeuse 31, solution fiable et peu coûteuse, parce qu'elle fait l'économie d'un écrou et d'une phase d'usinage que représenterait une opération de taraudage préalable. On notera que la vis taraude la matière relativement molle de la platine, de préférence en aluminium, magnésium ou matière plastique, et serre sans le tarauder le ressort 20, en acier de préférence, muni d'un alésage 21 pour le passage avec jeu de la vis. La forme en S fait toutefois travailler le ressort en flexion sous l'effet des efforts de torsion qui lui sont appliqués, et créée un point faible lors des sollicitations du ressort en torsion axiale. Le déplacement du ressort, du fait de cette flexion et de cette souplesse, est représenté par le contour en traits interrompus courts du tronçon en S et par la distance f de la figure 1. Ce point faible fait diminuer fortement la raideur en torsion du ressort. Les figures 2 à 4 illustrent des modes de réalisation de la présente invention. Sur les dessins de ces figures, les références numériques sont les mêmes que celles de la figure 1, lorsqu'elles désignent les mêmes éléments ou éléments analogues. En se référant au dessin de la figure 2, selon un premier mode de réalisation de l'invention, le ressort hélicoïdal 20, de mêmes caractéristiques de forme que celui de la figure 1, a une extrémité qui présente également une forme en S , pour la faire passer de la première face 11 à la seconde face 12 de la platine de fixation 10. Un élément de fixation 30 relie rigidement le ressort et le platine, comme déjà décrit. Cet élément de fixation est une vis auto-taraudeuse 31. Sur la première face 11, opposée à la face qui reçoit l'élément de fixation 30, est prévu un pion de retenue 40. Ce pion 40 fait saillie de la première face 11 de la platine 10 et s'engage dans une ouverture 22 correspondante de la spire du ressort adjacente à ladite face 11, de manière à réaliser un blocage en translation et rotation de l'extrémité du ressort par rapport à la platine. Le pion de retenue 40 est ajusté sans jeu dans l'ouverture 22. De manière préférentielle, le pion de retenue 40 présente une forme tronconique à diamètre diminuant vers l'extérieur de la face 11 de la platine, de manière à obtenir un ajustement serré sans jeu dans ladite ouverture 22 du ressort 20. La reprise des efforts importants exercés sur le ressort est alors, avec cette configuration, réalisée avant la partie en S du ressort, c'est- à-dire dans la partie du ressort qui précède les pliages. Le maillon faible de la chaîne de raideur de l'assemblage est le ressort lui-même en amont du pion de retenue 40. Ainsi, en dissociant la fonction de reprise des efforts (moyen de retenue 40) de la fonction de fixation (élément de fixation 30), les efforts sont repris avant toute évolution de la forme du ressort qui pourrait générer un point faible en raideur. L'ouverture 21 de passage de la vis auto-taraudeuse 31 dans l'extrémité du ressort à un diamètre assez grand par rapport au diamètre de la vis 31 pour permettre un jeu suffisant qui limite l'hyper-statisme de l'extrémité du ressort. On notera que la vis auto-taraudeuse 31, conformément a ce qui a été exposé précédemment, taraude la platine en matériau relativement mou, et non la vis en acier. Cette caractéristique est commune à tous les modes de réalisation de l'invention, comme on peut le constater sur les figures 2 à 5. En variante, le moyen de retenue 40 peut être constitué d'une pluralité de pions, identiques en forme à celui décrit précédemment, répartis sur une circonférence ou radialement de la 2877063 10 face 11 et distants ou équidistants en position angulaire. Cette disposition offre l'avantage de pouvoir mieux répartir les efforts à reprendre. Le (ou les) pion(s) de retenue 40 peuvent être des éléments rapportés sur la première face 11 de la platine 10 par tous moyens connus de fixation, tel que vissage ou emmanchement à force par exemple. Le (ou les) pion(s) de retenue 40 peuvent être également des éléments formés monobloc avec la platine de fixation 10. Une deuxième variante de réalisation de l'invention est représentée sur le dessin de la figure 3, et diffère de la variante précédente par le seul aspect fixation du ressort sur la platine, la fonction de retenue des efforts étant assumée avec les mêmes moyens, formés et disposés de manière similaire, que ceux décrits pour la première variante illustrée sur le dessin de la figure 2. L'extrémité du ressort 20 est ramenée de la première face 11 de la platine 10 à la seconde face 12 au moyen d'une forme en L , au lieu d'une forme en S . A cette fin, la platine 10 est pourvue d'une extension perpendiculaire 13 à son plan principal, laquelle présente une surface d'appui 13a sur laquelle prend appui l'extrémité du ressort et contre laquelle est vissé l'élément de fixation 30. Dans ce cas, l'élément de fixation 30 est monté selon un axe et dans un plan parallèle au plan de la platine 10 et de ses faces 11 et 12. En variante également, et en se référant au dessin de la figure 4, la platine 10 présente également une extension perpendiculaire 14 à son plan principal, qui présente une surface d'appui 14a sur laquelle prend appui l'extrémité du ressort et contre laquelle est vissé l'élément de fixation 30. Dans ce cas, l'extension 14 est située de manière quasiment symétrique par rapport à l'extension 13 du mode de réalisation de la figure 3, le plan de symétrie étant un plan contenant l'axe de symétrie de l'ouverture 15 de passage de l'extrémité en L du ressort. En conséquence, l'élément de fixation 30 présente une même direction, mais un sens inverse, de serrage et de blocage de l'extrémité du ressort sur la platine 10. Dans cette variante également, un chanfrein 25 est pratiqué dans le bord de la plaine 10, à l'entrée de l'extrémité du ressort dans l'ouverture 15, afin de tenir compte du rayon de courbure du pliage de l'extrémité en L . Les surfaces d'appui 13a et 14a, sont situées au regard de 10 l'ouverture 15, c'est-à-dire dans des plans sécants avec ladite ouverture 15. Les extensions 13 et 14, relatives aux variantes de réalisation avec une conformation en L de l'extrémité du ressort, sont, de préférence, monobloc avec la platine 10. En se référant au dessin de la figure 5, une quatrième variante de réalisation de l'invention est décrite, selon laquelle l'extrémité du ressort 20 présente une forme en U , pour faire passer ladite extrémité de la première face 11 à la seconde face 12 de la platine de fixation 10. Dans cette configuration, le moyen de fixation 30 et le moyen de retenue 40 se trouvent co-axiaux. De manière préférentielle, dans la présente variante de réalisation, la pointe de la vis 31 de l'élément de fixation 30, fait elle-même fonction de moyen de retenue 40a et de reprise des efforts. Sur le dessin de la figure 6, on a représenté schématiquement un ensemble de direction de véhicule. Il comporte une colonne de direction 50, à une extrémité de laquelle est monté un volant 51 formé d'un anneau 52, destiné à. être tenu par un conducteur, disposé autour d'un moyeu 53. La colonne est libre en rotation par rapport à la structure du véhicule représentée seulement par une gaine 54, grâce aux paliers à roulements 55. Un ressort 56 est monté pour immobiliser en rotation le moyeu 53. Ce ressort 56 est un ressort de torsion traversant le volant 51, directement fixé sur la gaine 54, fixe, et sur le moyeu 53. La rotation du volant 51 entraîne le déplacement en translation de certaines spires du ressort 56, soumis à des efforts de torsion. Il s'agit d'un ressort présentant une grande raideur en torsion axiale, et une grande souplesse en compression axiale. La gaine 54 présente une partie cylindrique dans laquelle sont montés les paliers de roulement de la colonne de direction 50, et une partie plane en épaulement perpendiculaire à l'axe de la colonne. La partie d'épaulement de la gaine constitue le support fixe ou platine de fixation sur lequel est fixé le ressort de torsion, le mode de fixation étant celui décrit précédemment et conforme à la présente invention. 13 REVENDICATIONS 1. Assemblage de ressort fixé mécaniquement sur un support de fixation, dans lequel une extrémité du ressort (20) est conformée de manière à traverser le support (10) par une ouverture (15) du support (10) pour être fixée à audit support, au moyen d'un élément de fixation (30), en un point situé sur la face (12) du support, opposée au ressort, caractérisé en ce que, de plus, il est prévu un moyen de retenue (40), monté rigide sur la face (11) dirigée vers le ressort, qui immobilise en translation par rapport audit support la partie d'extrémité du ressort (20) adjacente à ladite face (11) du support (10) dirigée vers le ressort, de manière à assurer la reprise des efforts générés par une torsion axiale du ressort (10) et empêcher que cette reprise soit réalisée dans la partie d'extrémité de ressort qui traverse l'ouverture et sur l'élément de fixation (30). 2. Assemblage de ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de retenue (40) est constitué par un pion de retenue qui fait saillie sur la face (11) du support (10) dirigée vers le ressort, et s'engage dans une ouverture (21) correspondante de l'extrémité du ressort (20). 3. Assemblage de ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de retenue (40) est constitué par au moins deux pions de retenue qui font saillie sur la face (11) du support (10) dirigée vers le ressort, et s'engagent dans des ouvertures (21) correspondantes de l'extrémité du ressort (20). 4. Assemblage de ressort selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que le pion de retenue (40) est de forme tronconique à section décroissante à partir support (10), de manière à réaliser un ajustement à force dans l'ouverture (21) correspondante de l'extrémité du ressort (20). 5. Assemblage de ressort selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le pion de retenue (40) est réalisé monobloc avec le support (10). 6. Assemblage de ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité du ressort (20) est conformée en S , la partie médiane du S constituant la partie d'extrémité du ressort qui traverse l'ouverture (15) du support de fixation 10. 7. Assemblage de ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité du ressort (20) est conformée en L , la partie verticale du L constituant la partie d'extrémité du ressort qui traverse l'ouverture (15) du support de fixation (10), et en ce que ledit support de fixation (10) comporte, de plus, une extension de support (13), faisant saillie de sa face (12) opposée au ressort, laquelle extension à une surface d'appui, dirigée vers l'ouverture (15), perpendiculaire au support (10) et au moins sécante en un point avec le périmètre de l'ouverture (15), ladite surface d'appui recevant l'extrémité de ressort à fixer et l'élément de fixation (40) de celle-ci sur le support. 8. Assemblage de ressort selon la revendication 7, caractérisé en ce que la surface d'appui et le moyen de retenue (40) sont situés longitudinalement de part et d'autre de l'axe de l'ouverture (15). 2877063 15 9. Assemblage de ressort selon la revendication 7, caractérisé en ce que la surface d'appui et le moyen de retenue (40) sont situés longitudinalement du même côté par rapport à l'axe de l'ouverture (15). 10. Assemblage de ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité du ressort (20) est conformée en U , la partie centrale du U constituant la partie d'extrémité du ressort qui traverse l'ouverture (15) du support de fixation (10), de manière à réaliser la fixation de l'extrémité du ressort sur le support sur la face (12) en un point situé du même côté que le moyen de retenue (40) par rapport à l'ouverture (15). 11. Assemblage de ressort selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen de retenue (40) est constitué par la pointe de 15 l'élément de fixation (30). 12. Assemblage de ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'élément de fixation (30) est une vis autotaraudeuse (31). 13. Ensemble de direction de véhicule comportant une colonne de direction (50) montée libre en rotation dans une gaine (54) reliée rigidement à la structure du véhicule, ladite colonne ayant une extrémité à laquelle est monté fixé un volant (51), destiné à être mis en rotation par un conducteur, et un moyeu fixe (53) monté adjacent au volant, caractérisé en ce qu'il est prévu un ressort (56) pour immobiliser en rotation le moyeu (53), une extrémité du ressort (56) étant fixée à ladite gaine (54) de la colonne de direction (50) et l'autre fixée au moyeu (53), et en ce que lesdites fixations du ressort (56) sur la gaine (54) et sur le moyeu (53) sont réalisées selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.