Brevet FR2900585A1 — publié le 20071109

"Procédé de fabrication d'un ressort hélicoïdal à spires plates, un ressort hélicoïdal obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé, ainsi qu'un ensemble de direction comportant un tel ressort" L'invention concerne un procédé de fabrication d'un ressort hélicoïdal à spires plates, un tel ressort obtenu par ce procédé, ainsi qu'un ensemble de direction de 10 véhicule Un ensemble comportant un tel ressort. tel ressort est destiné notamment à équiper un de direction de véhicule, notamment de véhicule automobile, comportant un dispositif de volant à moyeu fixe. Ce ressort équipe ainsi un volant pour maintenir le 15 moyeu dans une position fixe lorsque ce volant est manoeuvré en rotation, ce volant restant mécaniquement lié en rotation à une barre de direction liée en mouvement aux roues avant du véhicule. Ce montage permet notamment l'implantation dans le 20 moyeu du volant d'un sac gonflable de sécurité, ou airbag, de type asymétrique, c'est-à-dire ayant par exemple un volume plus important vers la droite du conducteur que vers sa gauche de manière à obstruer efficacement une zone située vers le centre de 25 l'habitacle. Un tel ensemble de direction, représenté en figure 1, s'étend le long d'un axe principal CX coïncidant avec la barre de direction 1 qui est portée par un élément de structure fixe 2 au moyen de deux paliers 3 et 4. 30 Cet ensemble comprend un volant 6 rigidement lié à la barre de direction 1, et un moyeu 7 monté rotatif par rapport à la barre de direction 1 en étant engagé sur un palier central 8 porté par cette barre 1. Un ressort hélicoïdal 9 entoure la barre de 35 direction 1 en ayant une première extrémité 11 fixée à l'élément de structure 2, et une seconde extrémité 12 fixée au moyeu 7. Le volant 6 est solidarisé à la barre de direction 1 par une platine ou par des bras repérés par 13 et 14, qui s'étendent radialement. La platine ou les bras traversent un espace délimité par deux spires consécutives du ressort 9, ces deux spires consécutives étant situées sensiblement à mi-longueur du ressort 9. Lorsque le volant pivote, la platine ou les bras 13 et 14 glissent le long des spires du ressort 9 qui maintiennent le moyeu 7 fixe en rotation. Compte tenu de l'utilisation spécifique qui est faite du ressort 9 dans cette application, ce ressort doit avoir une forte raideur de torsion autour de l'axe AX et une souplesse importante en compression axiale. A cet effet, il est nécessaire d'utiliser un ressort à spires plates, c'est à dire dans lequel ces spires ont une section rectangulaire ayant un long côté orienté radialement, le rapport du petit côté sur le long côté de ce rectangle étant généralement compris entre un vingtième et un cinquième. Selon un procédé connu du document FR2872720, le ressort est obtenu par pliage d'une bande 16, représentée partiellement en figure 2, et réalisée par découpage dans un support de secteurs de couronnes agencés selon un motif périodique. Dans la figure 2, on a représenté six secteurs de couronnes consécutifs, repérés par C1-C6, et disposés le long d'un axe médian AX de la bande. Deux secteurs de couronne consécutifs tels que Cl et C2 sont disposés tête bêche. Deux secteurs de couronnes consécutifs sont liés l'un à l'autre par une zone de jonction coïncidant avec un segment de pliage. Ainsi, les secteurs Cl et C2 sont reliés l'un à l'autre par un segment de pliage, repéré par S12, qui est orienté selon une direction tangente aux bords externes des deux secteurs de couronnes Cl et C2 dans leur zone de jonction. De manière analogue, les secteurs C2 et C3 sont reliés l'un à l'autre au niveau d'un segment de pliage repéré par S23, les secteurs C3 et C4 sont reliés l'un à l'autre au niveau d'un segment de pliage repéré par S34. Les secteurs C4 et C5 sont reliés au niveau d'un segment repéré par S45, et les secteurs C5 et C6 sont reliés par un segment repéré par S56. Un ressort hélicoïdal est obtenu en pliant cette bande, successivement le long de chaque segment de pliage séparant deux secteurs de couronnes consécutifs. Un premier pliage, autour du segment S12, consiste à faire passer le second secteur de couronne C2, ainsi que le reste de la bande, par-dessus le premier secteur de couronne Cl pour le rabattre sur celui-ci. Un second pliage consiste à faire passer le troisième secteur C3 sous le second secteur C2 en le pliant autour du segment S23. Après ces deux pliages, une portion de spire du ressort hélicoïdal final a été réalisée, cette portion de spire présentant une épaisseur régulière valant le double de l'épaisseur de la bande. Le quatrième secteur C4 est ensuite rabattu sur le troisième secteur C3, en passant par-dessus celui-ci, puis le cinquième secteur C5 est rabattu sur le quatrième secteur C4, en passant par-dessous, et le sixième secteur C6 est rabattu en passant par-dessus le cinquième secteur C5. Au fur et à mesure que les pliages sont réalisés, les spires du ressort se constituent, le ressort tournant par exemple dans une empreinte cylindrique au fur et à mesure qu'il s'allonge. La bande utilisée est une plaque de tôle découpée comprenant une face supérieure et une face inférieure, chaque secteur de couronne Cl-C6 comprenant ainsi une face supérieure et une face inférieure, les faces supérieures étant respectivement repérées par s1-s6. Certains pliages sont effectués "par-dessus" et d'autre "par-dessous", de telle sorte qu'après chacun des pliages effectués, les deux secteurs pliés ont leurs faces supérieures respectives en appui l'une sur l'autre, ce qui est représenté en figure 3. Cette spécificité permet de réaliser des spires d'épaisseur constante valant le double de l'épaisseur de la bande de base, comme visible figure 4. Cependant, lorsqu'au moins une spire complète a été réalisée, et qu'un secteur de couronne doit être rabattu sur un autre en étant replié par-dessous, il existe un risque d'interférence de la bande avec la dernière spire constituée. Ceci nécessite d'étirer axialement la dernière spire constituée pour l'éloigner le plus possible du secteur de couronne contre lequel doit être rabattu le nouveau secteur de couronne. Le fait de devoir gérer cet étirement durant la fabrication complique significativement le procédé, et tend à déformer chaque spire du ressort au-delà de sa plage de déformation élastique, c'est-à-dire définitivement. Une manière de simplifier le procédé consiste à effectuer tous les pliages "vers le haut". Mais dans ce cas, après pliage, certains secteurs ont leurs faces supérieures repliées l'une contre l'autre, et d'autres secteurs ont leurs faces inférieures repliées l'une contre l'autre. Ceci est représenté en figure 5 dans laquelle la face supérieure s1 du secteur Cl est rabattue contre la face supérieure s2 du secteur C2, mais dans laquelle c'est la face inférieure i3 du secteur C3 qui est rabattue contre la face inférieure du secteur C2. Ceci conduit à un ressort qui, comme illustré en figure 6, comprend des spires d'épaisseur irrégulière, formant des marches d'escalier qui s'opposent au glissement des bras radiaux du volant lorsque ce volant tourne. Le but de l'invention est de résoudre ce problème d'interférence sans devoir déformer le ressort dans des proportions trop importantes. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un ressort hélicoïdal à partir d'une bande comprenant des secteurs de couronnes agencés selon un motif périodique dans lequel deux secteurs de couronnes consécutifs sont disposés tête bêche et liés l'un à l'autre par une zone de jonction coïncidant avec un segment de pliage (S12, S23, S34, S45, S56) ayant soit une première inclinaison par rapport à une direction longitudinale de la bande, soit une seconde inclinaison par rapport à cette direction longitudinale, caractérisé en ce qu'il comprend une première passe de pliage de la bande autour des segments de pliage (S12, S34, S56) ayant la première inclinaison, et une seconde passe de pliage de la bande autour des segments ayant la seconde inclinaison, chaque pliage consistant à rabattre un secteur de couronne sur un secteur de couronne consécutif en pliant la bande autour du segment de pliage correspondant. Les pliages de la première passe sont réalisés selon des segments parallèles et inclinés par rapport à la bande, ce qui constitue une nouvelle bande généralement rectiligne, et ne constituant donc pas une source d'interférence. Grâce à cette particularité, les pliages de la seconde passe peuvent être réalisés les uns après les autres en repliant à chaque fois la bande vers le haut, au fur et à mesure que les spires du ressort ce constituent, de sorte qu'il n'existe pas non plus de source d'interférence durant la seconde passe. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel la bande comprend une face supérieure et une face inférieure, et dans lequel chaque pliage consiste à replier les faces supérieures de deux secteurs de couronnes l'un contre l'autre. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel après repli de deux secteurs de couronnes l'un sur l'autre ces deux secteurs de couronnes sont soudés l'un à l'autre. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel le soudage consiste à réaliser un cordon de soudure pour fixer un bord rectiligne d'un secteur de couronne à une face du secteur de couronne sur lequel il est replié. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel après repli de deux secteurs de couronnes l'un sur l'autre, ces deux secteurs de couronnes sont agrafés l'un à l'autre. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, consistant à prévoir dans la découpe une languette dépassant radialement du bord interne de chaque secteur de couronne, et dans lequel après repli de deux secteurs de couronne l'un sur l'autre, cette patte est rabattue sur le secteur de couronne opposé. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel chaque secteur de couronne s'étend sur un tiers de tour. L'invention porte en outre sur le ressort hélicoïdal obtenu par la mise en oeuvre du procédé décrit ci-avant et sur un ensemble de direction de véhicule comportant : - une barre de direction montée libre en rotation par rapport à un élément de structure fixe du véhicule, et dont l'extrémité opposée à celle reliée au roues directrices du véhicule s'étend au-delà de l'élément de structure fixe et porte un moyeu de volant de direction, monté à rotation par rapport à ladite barre de direction ; -un volant de direction rigidement solidaire de la colonne ; et - un ressort hélicoïdal tel que décrit ci-dessus, ledit ressort étant interposé entre le moyeu et l'élément de structure fixe en ayant une extrémité rigidement solidaire du moyeu, l'extrémité opposée étant rigidement solidaire de l'élément de structure fixe. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique d'un volant à moyeu fixe comprenant un ressort selon l'invention ; La figure 2 représente une vue de dessus d'une bande à motif périodique pour le procédé selon l'invention ; La figure 3 est une vue en perspective montrant deux pliages de secteurs de couronnes face à face ; La figure 4 est une vue en coupe de la bande après pliage selon la figure 3 ; La figure 5 est une vue en perspective montrant un pliage de deux secteurs de couronnes face à face et un autre pliage de deux secteurs de couronne dos à dos ; La figure 6 est une vue en coupe de la bande après pliage selon la figure 5 ; La figure 7 est une vue de dessus montrant une étape de la première passe du procédé selon l'invention ; La figure 8 est une vue de dessus montrant une autre étape de la première passe du procédé selon l'invention ; La figure 9 est une vue de dessus de la bande après la première passe du procédé selon l'invention ; La figure 10 est une vue en coupe de la bande de la figure 9 ; La figure 11 est une vue en perspective d'une étape de la seconde passe du procédé selon l'invention ; La figure 12 montre schématiquement une première phase d'une étape de pliage ; La figure 13 montre schématiquement une seconde phase d'une étape de pliage ; La figure 14 montre schématiquement une troisième phase d'une étape de pliage ; La figure 15 montre une opération de soudage de deux secteurs de couronne ; La figure 16 montre une bande utilisée dans le procédé selon l'invention et permettant l'agrafage de deux secteurs de couronnes ; La figure 17 montre schématiquement une première phase d'une étape d'agrafage ; La figure 18 montre schématiquement une seconde phase d'une étape d'agrafage ; La figure 19 montres schématiquement une troisième phase d'une étape d'agrafage. Dans le procédé selon l'invention, les différentes opérations de pliage nécessaires pour réaliser le ressort hélicoïdal à partir de la bande de la figure 2 sont réalisées en au moins deux passes distinctes. Comme visible dans la figure 2, la bande à partir de laquelle est réalisé le ressort comprend des secteurs de couronne s'étendant chacun sur par exemple cent-vingt degrés et orientés tête bêche. Elle comprend des segments de pliages inclinés alternativement d'un angle de trente degrés environ par rapport à l'axe AX, et d'un angle de moins trente degrés environ par rapport à l'axe AX. Avec les références utilisées sur les figures, les segments d'ordre impair, à savoir les segments S12, S34 et S56 ont un angle d'inclinaison positif, et les segments d'ordre pair, à savoir les segments S23 et S45 ont une inclinaison négative. Ainsi, les segments d'ordre impair sont parallèles les uns aux autres, et les segments d'ordre impair sont parallèles les uns aux autres. Dans une première passe de pliage, on plie la bande suivant des premiers segments parallèles les uns aux autres. Dans l'exemple des figures, il s'agit des segments d'ordre impair S12, S34 et S56. Cette première passe de pliage est réalisée sur une plieuse le long de laquelle progresse la bande au fur et à mesure que chaque pliage est réalisé. Comme illustré en figure 7, un premier pliage est réalisé, consistant à rabattre le secteur Cl sur le secteur C2, autour du segment S12, de manière à placer leurs faces supérieures respectives s1 et s2 en appui l'une contre l'autre. A l'issue de ce premier pliage, c'est donc la face inférieure i1 du secteur Cl qui est orientée vers le haut, et donc visible sur les figures 7 et 8. Puis la bande est déplacée le long de l'axe AX sur la plieuse, ce qui est représenté par la flèche D sur la figure 8, pour passer au pli d'ordre impair suivant, à savoir le pli correspondant au segment S34, afin de replier le troisième secteur C3 sur le quatrième secteur C4, autour du segment S34, en rabattant la face supérieure s3 sur la face supérieure s4. A l'issue de la première passe de pliage, tous les pliages correspondants aux segments d'ordre impair sont réalisés, ce qui conduit à la configuration de la figure 9. Comme visible dans cette figure, les secteurs Cl, C4 et C5 ont leurs faces inférieures respectives i4 et i5 orientées vers le haut, et ce sont les faces supérieures s2, s3, s6 et s7 des secteurs C2, C3, C6 et C7 qui sont orientées vers le haut. La bande 16 résultant de cette première passe de pliage est aussi représentée en coupe dans la figure 10. Les pliages correspondants aux segments restants, à savoir les segments d'ordres pairs S23, S45, et S67, sont réalisés dans une seconde passe à l'issue de laquelle le ressort est formé. Cette seconde passe de pliage est représenté en figure 11, et elle consiste à rabattre la bande 16 par le haut, pour réaliser successivement chacun des pliages restants. Dans la situation de la figure 11, le pliage correspondant au segment S67 est réalisé en faisant passer la bande 16 par le haut pour rabattre le secteur C6 contre le secteur C7 de manière à placer leurs faces supérieures s6 et s7 l'une contre l'autre. Dans une étape suivante de cette seconde passe, le pliage correspondant au segment S45 est réalisé de manière analogue, c'est-à-dire en faisant passer la bande 16 vers le haut pour positionner la face s4 contre la face s5. Les autres pliages de cette seconde passe sont réalisés de façon analogue, c'est-à-dire en faisant toujours passer la bande vers le haut. La disposition des secteurs dans la bande résultant de la première passe de pliage, ce qui correspond à la figure 9, est telle que la seconde passe de pliage peut être réalisée en faisant toujours passer la bande vers le haut, tout en rabattant à chaque fois une face supérieure d'un secteur de couronne contre une face supérieure d'un autre secteur de couronne. En conséquence, le procédé selon l'invention permet de réaliser un ressort hélicoïdal d'épaisseur constante, par pliage, sans devoir gérer d'interférence entre la bande et les spires déjà constituées du ressort. Les opérations de pliage de la première passe et de la seconde passe sont avantageusement réalisées sur une plieuse, comme représenté schématiquement sur les figures 12 à 14. Cette plieuse comprend une table fixe 17 et une table mobile 18 sur lesquelles repose la bande 16 à plier. Un serre flanc 19, en forme de calle pentue est ensuite abaissé sur la bande 16, en regard de la table fixe, ce serre flanc 19 ayant son extrémité de faible épaisseur coïncidant avec le segment de pliage concerné. La table mobile est ensuite déplacée selon un mouvement de rotation autour du segment de pliage, pour rabattre une partie de la bande 16 sur la face supérieure pentue 21 du serre flanc 19. Le serre flanc 19 est ensuite retiré en étant déplacé parallèlement à la table fixe, puis la table mobile 18 termine son mouvement pour plaquer la partie rabattue de la bande 16 sur la partie de la bande 16 située sur la table fixe 17. A la fin du mouvement de rotation de la table mobile 18, celle-ci est située sensiblement parallèlement à la table fixe 17, ce qui correspond à la situation de la figure 14. Avantageusement, chaque opération de pliage est suivie de la réalisation d'un cordon ou d'un point de soudure, repéré par 22 dans la figure 15. Ce cordon ou point de soudure peut être réalisé au laser ou par un autre procédé. Comme visible sur la figure 15, ce cordon fixe un bord rectiligne du secteur de couronne rabattu, à la face du secteur de couronne sur laquelle il a été rabattu. Ce cordon de soudure permet de maintenir les faces des secteurs de couronne parallèles l'une à l'autre après pliage. Il évite l'apparition d'un léger angle entre ces secteurs de couronnes après retrait de la table mobile 18, à l'issue de l'opération de pliage. Un tel angle apparaît du fait de l'élasticité de la tôle dans laquelle est fabriquée la bande 16. Comme indiqué ci-dessus, les secteurs de couronne peuvent être fixés les uns aux autres après pliage par réalisation d'un point ou d'un cordon de soudure, mais ceci peut également être obtenu par agrafage. Dans ce cas, la découpe de la bande de tôle peut être prévue avec des languettes telles que celles repérées par 23 et 24 dans la figure 16. Chaque languette dépasse ici radialement du contour interne d'un secteur de couronne, en étant orienté perpendiculairement au segment de pliage le plus proche. Après une opération de pliage de la bande 16 pour rabattre un secteur de couronne sur un autre, la languette correspondante est à son tour rabattue pour contourner le bord du secteur de couronne sur lequel a été rabattu le secteur de couronne portant cette languette, ce qui est illustré sur les figures 17 à 19. Dans un premier temps, un coulisseau vertical 26 est positionné au droit de la languette 23 en étant situé au dessus de celle-ci. La bande 16 est positionnée de telle manière qu'un premier secteur de couronne est en appui sur une partie fixe 27, et que le secteur de couronne portant la languette 23, et qui vient d'être replié est au dessus de ce premier secteur de couronne. Le coulisseau vertical 26 est alors abaissé pour replier cette languette 23 verticalement, à angle droit par rapport à la bande 16, en longeant le bord intérieur du premier secteur de couronne. Un second coulisseau, horizontal, repéré par 28 est ensuite déplacé pour rabattre la languette 23 parallèlement à la bande 16, de sorte qu'elle longe la face inférieure du premier secteur de couronne. Le soudage ou bien l'agrafage peuvent être mis en oeuvre au moyen d'organes intégrés à une plieuse. Le procédé peut être mis en oeuvre avec une première plieuse pour la première passe, et une seconde plieuse pour la seconde passe. Dans l'exemple de seconde passe de pliage illustré sur les figures, c'est l'ensemble de la bande 16 restante qui est déplacé au dessus de la partie du ressort déjà formée. Dans la seconde passe de pliage, la partie du ressort déjà constituée peut être engagée dans un fourreau cylindrique solidaire de la table mobile. Dans ce cas, c'est la partie déjà formée du ressort qui est déplacée par rapport à la partie de bande restante, ces déplacement pouvant alors toujours être effectués en faisant bouger la partie de ressort au dessus de la partie restante de la bande 16. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un ressort hélicoïdal à partir d'une bande (16) comprenant des secteurs de couronnes (C1-C6) agencés selon un motif périodique dans lequel deux secteurs de couronnes consécutifs sont disposés tête bêche et liés l'un à l'autre par une zone de jonction coïncidant avec un segment de pliage (S12, S23, S34, S45, S56) ayant soit une première inclinaison par rapport à une direction longitudinale (AX) de la bande, soit une seconde inclinaison par rapport à cette direction longitudinale (AX), caractérisé en ce qu'il comprend une première passe de pliage de la bande (16) autour des segments de pliage (S12, S34, S56) ayant la première inclinaison, et une seconde passe de pliage de la bande autour des segments (S23, S45) ayant la seconde inclinaison, chaque pliage consistant à rabattre un secteur de couronne (Cl) sur un secteur de couronne consécutif (C2) en pliant la bande (16) autour du segment (S12) de pliage correspondant. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la bande (16) comprend une face supérieure et une face inférieure, et dans lequel chaque pliage consiste à replier les faces supérieures (sl-s6) de deux secteurs couronnes (C1-C6) l'un contre l'autre. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel après repli de deux secteurs de couronnes (C1-C6) l'un sur l'autre ces deux secteurs de couronnes (C1-C6) sont soudés l'un à l'autre. 4. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le soudage consiste à réaliser un cordon de soudure pour fixer un bord rectiligne d'un secteur de couronne (C1-C6) à une face (sl-s6) du secteur de couronne (C1-C6) sur lequel il est replié. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel après repli de deux secteurs de couronnes (C1-C6)l'un sur l'autre, ces deux secteurs de couronnes (C1-C6) sont agrafés l'un à l'autre. 6. Procédé selon la revendication 5, consistant à prévoir dans la découpe une languette (23, 24) dépassant radialement du bord interne de chaque secteur de couronne (C1-C6), et dans lequel après repli de deux secteurs de couronne (C1-C6) l'un sur l'autre, cette patte (23, 24) est rabattue sur le secteur de couronne opposé. 7. Procédé selon l'une des revendications 10 précédentes, dans lequel chaque secteur de couronne (Cl-C6) s'étend sur un tiers de tour. 8. Ressort hélicoïdal obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 15 9. Ensemble de direction de véhicule comportant une barre de direction (1) montée libre en rotation par rapport à un élément de structure fixe (2) du véhicule, et dont l'extrémité opposée à celle reliée au roues directrices du véhicule s'étend au-delà de l'élément de 20 structure fixe (2) et porte un moyeu (7) de volant de direction, monté à rotation par rapport à ladite barre de direction (1), ledit ensemble comportant en outre un volant de direction (6) rigidement solidaire de la colonne (1), ainsi qu'un ressort hélicoïdal (9) interposé 25 entre le moyeu (7) et l'élément de structure fixe (2) en ayant une extrémité (12) rigidement solidaire du moyeu (7), l'extrémité opposée (11) étant rigidement solidaire de l'élément de structure fixe (2), caractérisé en ce que le ressort hélicoïdal (9) est conforme à un ressort selon 30 la revendications 8.