Brevet FR2969241A1 — publié le 20120622

i La présente invention concerne un ressort de configuration générale cylindrique qui s'étend de manière sensiblement symétrique autour d'un axe. Le ressort comprend deux extrémités d'appui opposées qui se rapprochent/s'éloignent à mesure que l'on comprime/détend le ressort dans la direction axiale. Les deux extrémités du ressort sont reliées par des moyens élastiques présentant une raideur. La présente invention concerne également un dispositif de distribution de produit fluide, tel qu'une pompe ou une valve, intégrant un tel ressort en tant que ressort de rappel et/ou de précompression. La présente invention s'applique à tous les domaines io techniques utilisant de tels ressorts, et plus particulièrement au domaine des dispositifs de distribution tels que les pompes et les valves. Dans l'art antérieur, la plupart des ressorts sont réalisés en métal, par exemple en acier, et forment des spires qui s'étendent de manière hélicoïdale autour d'un axe de symétrie. Ce type de ressort est souvent 15 désigné sous le terme de « ressort à boudin ». Il est souvent utilisé dans les pompes et les valves en tant que ressort de rappel et/ou de précompression. Plus récemment, des tentatives ont été faites pour fabriquer des ressorts en matière plastique. C'est par exemple le cas du document EP-1 477 234 qui décrit un distributeur de produit cosmétique comprenant un 20 ressort de rappel en matière plastique moulée. Ce ressort comprend plusieurs couronnes élastiquement déformables reliées par des entretoises axiales indéformables. La compression de ce ressort induit une déformation élastique des couronnes, la force de pression axiale étant transmise par les entretoises axiales reliant les couronnes. 25 Le document EP-1 565 270 décrit une pompe à précompression mettant en oeuvre un ressort de rappel en matière plastique qui est comparable à celui du document de l'art antérieur précité. Le document US-6 068 250 décrit un ressort de précompression composite réalisé à partir d'un laminé renforcé en fibre de carbone. Le 30 ressort comprend des spires plates localement déformées qui viennent en contact avec les spires adjacentes. Un tel ressort est extrêmement compliqué à réaliser. Qu'il s'agisse d'un ressort à boudin traditionnel ou d'un ressort particulier tel que décrit dans les documents de l'art antérieur précités, le ressort présente une configuration générale cylindrique autour d'un axe de symétrie et comprend deux extrémités d'appui opposées qui se rapprochent et s'éloignent à mesure que l'on comprime et détend le ressort axialement. Les deux extrémités d'appui du ressort sont reliées par des moyens élastiques présentant une raideur globale. Dans le cas d'un ressort à boudin classique, un inconvénient inhérent à sa conception réside dans le fait que les extrémités d'appui subissent une rotation relative lorsque l'on comprime io le ressort. Lorsque ce ressort est incorporé dans une pompe ou une valve, cette rotation relative engendre une rotation relative des composants qui sont directement en contact avec le ressort. Il s'ensuit qu'un poussoir monté sur une telle pompe subit parfois une petite rotation à chaque actionnement, ce qui a pour effet de modifier la position angulaire du poussoir par rapport au 15 réservoir. Un tel effet est souvent dommageable, notamment lorsque le réservoir présente une configuration non cylindrique. Par conséquent, un des premiers problèmes que cherche à résoudre la présente invention est d'éviter toute rotation relative entre les deux extrémités d'appui du ressort. D'autre part, la présente invention cherche également à éviter 20 l'utilisation de couronnes souples qui assurent à elles seules la raideur globale du ressort. En effet, la raideur de telles couronnes est limitée, et de ce fait incomparable avec les capacités élastiques d'un ressort à boudin conventionnel. En résumé, la présente invention cherche à conserver toutes les 25 qualités de déformation d'élasticité d'un ressort à boudin classique en acier, sans reprendre ces inconvénients, notamment liés à la rotation relative de ses deux extrémités d'appui. Pour ce faire, la présente invention prévoit un ressort de configuration générale cylindrique qui s'étend de manière sensiblement symétrique autour 30 d'un axe, le ressort comprenant deux extrémités d'appui opposées qui se rapprochent/s'éloignent à mesure que l'on comprime/détend le ressort dans la direction axiale, les deux extrémités étant reliées par des moyens élastiques présentant une raideur, caractérisé en ce que les moyens élastiques comprennent au moins deux étages superposés d'élément élastiques séparés par une couronne sensiblement rigide. Contrairement aux documents de l'art antérieur précités, le ressort de la présente invention utilise des couronnes rigides reliées par des éléments élastiques. Chaque étage constitue à lui seul un segment de ressort et par conséquent une raideur propre. L'empilement des étages revient à additionner les raideurs propres de chaque étage pour obtenir une raideur globale du ressort. Même si chaque étage induit une rotation relative, le ressort dans sa globalité ne io subit pas ou presque pas de rotation du fait que les rotations individuelles de chaque étage sont additionnées, et il suffit alors que les rotations individuelles s'annulent. Les couronnes du ressort sont non seulement rigides dans le sens axial, ils ne subissent pas ou pratiquement pas de déformation, mais en 15 outre elles sont également stables dans leur dimension radiale, ne subissant pas de dilatation ou de contraction radiale lors de la compression et de la détente axiale du ressort. Selon une forme de réalisation de l'invention, des éléments élastiques s'étendent de chaque côté de la couronne et se raccordent à des couronnes 20 adjacentes respectives supérieure et inférieure. Avantageusement, les éléments élastiques s'étendent avec une inclinaison globale par rapport à l'axe X. Avantageusement, l'inclinaison des éléments élastiques est différente d'un étage à l'autre adjacent. De préférence, l'inclinaison des éléments élastiques est inversée d'un étage à l'autre adjacent. Les éléments 25 élastiques de chaque étage du ressort agissent à la manière d'un ressort à boudin classique en induisant une rotation relative lors de la compression. Toutefois, étant donné que l'inclinaison des éléments élastiques est différente ou inversée, les rotations relatives s'annulent totalement ou partiellement, de sorte que les extrémités d'appui du ressort ne subissent 30 pas ou presque pas de rotation. On obtient ainsi un ressort offrant les mêmes qualités d'élasticité de raideur qu'un ressort à boudin classique, sans pour autant avoir l'inconvénient lié à la rotation relative de ces extrémités d'appui. Selon une forme de réalisation pratique, les éléments élastiques comprennent des lames souples inclinées reliant deux couronnes adjacentes. Selon une forme de réalisation préférée, le ressort comprend cinq couronnes sensiblement rigides, à savoir une couronne supérieure formant une extrémité d'appui supérieure, une couronne inférieure formant une extrémité d'appui inférieure, et trois couronnes intermédiaires, la couronne supérieure étant reliée à une première couronne intermédiaire adjacente par des lames souples inclinées vers le bas de gauche à droite, la première io couronne intermédiaire étant reliée à une deuxième couronne intermédiaire adjacente par des lames souples inclinées vers le bas de droite à gauche, la deuxième couronne intermédiaire étant reliée à une troisième couronne intermédiaire adjacente par des lames souples inclinées vers le bas de gauche à droite, la troisième couronne intermédiaire adjacente étant reliée à 15 la couronne inférieure par des lames souples inclinées vers le bas de droite à gauche, de sorte que lors de la compression/détente du ressort, les lames souples sont élastiquement déformées, induisant une rotation des première et troisième couronnes intermédiaires autour de l'axe X et en laissant la deuxième couronne intermédiaire et les couronnes supérieure et inférieure 20 statiques en rotation. Le ressort comprend ainsi quatre étages d'éléments élastiques, à savoir deux dans un sens et deux dans l'autre sens, de sorte que les rotations relatives de chaque étage s'annulent, obtenant ainsi un ressort dont les extrémités d'appui ne subissent aucune rotation relative. D'autre part, il faut noter que la raideur globale du ressort correspond à la 25 somme des raideurs propres de chaque étage. Selon un détail de réalisation de l'invention, les couronnes peuvent former des évidements de débattement pour permettre une augmentation de l'inclinaison des éléments élastiques. Ainsi, les couronnes ne perturbent pas la déformation des éléments élastiques lors de la compression. 30 Selon une forme de réalisation avantageuse, le ressort est réalisé de manière monobloc par moulage de matière plastique, les couronnes étant avantageusement réalisées avec un matériau plastique rigide et les éléments élastiques avec un matériau plastique souple. Le ressort peut bien entendu être réalisé avec une seule matière plastique en jouant sur l'épaisseur des couronnes et des lames élastiques. Grâce à l'invention, on obtient un ressort du type ressort à boudin présentant une grande stabilité radiale tout en présentant une raideur globale satisfaisante et sans induire une rotation relative de cette extrémité d'appui opposée. Les couronnes rigides remplissent un rôle important dans la stabilité dimensionnelle du ressort et l'annulation de la rotation relative. La présente invention a également pour objet un dispositif de io distribution de produit fluide comprenant un corps et un organe d'actionnement sollicité en position de repos par un ressort tel que défini ci-dessus. Le ressort peut remplir une fonction de rappel ou de précompression. Le dispositif de distribution peut par exemple être une pompe ou une valve et l'organe d'actionnement peut être une tige de 15 soupape ou un poussoir. L'invention sera maintenant plus amplement décrite en référence aux dessins joints donnant à titre d'exemples non limitatifs deux modes de réalisation et deux modes d'application de l'invention. Sur les figures : 20 La figure 1 est une vue latérale en perspective d'un ressort réalisé selon un premier mode de réalisation de l'invention, Les figures 2 et 3 sont des vues en perspective d'un ressort réalisé selon un second mode de réalisation de l'invention, La figure 4 est une vue en coupe transversale verticale d'une pompe à 25 précompression intégrant deux ressort selon l'invention, et La figure 5 est une vue en coupe transversale verticale à travers un autre type de pompe intégrant un ressort selon l'invention. On se référera tout d'abord à la figure 1 pour décrire en détail la structure d'un ressort selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le 30 ressort peut être réalisé par injection moulage de matière plastique. Il peut également être réalisé par injection/moulage de métal ou par moulage d'un matériau composite. Il peut être réalisé avec un seul matériau, ou avec plusieurs matériaux différents avec des techniques de surmoulage, de biinjection ou de co-moulage. Le ressort présente une configuration générale cylindrique et s'étend de ce fait de manière sensiblement symétrique autour d'un axe X qui fait office de génératrice. Bien entendu, le ressort n'est pas parfaitement cylindrique, puisqu'il présente de nombreuses ouvertures. Le ressort R comprend, dans ce mode de réalisation, cinq couronnes 11, 12, 13, 14 et 15 qui sont centrées sur l'axe X et disposées de manière superposée et espacée. La couronne supérieure 11 définit un bord annulaire supérieur qui io forme une extrémité d'appui 1 s destinée à venir en contact avec un composant quelconque. De manière opposée, la couronne inférieure 15 présente un bord inférieur qui définit une autre extrémité d'appui l i qui est opposée à l'extrémité d'appui supérieure 1s. Cette extrémité d'appui inférieure 1 i est destinée à venir en contact avec un autre composant 15 quelconque. Ainsi, lorsque l'on rapproche les deux composants en appui sur les deux extrémités d'appui 1s, 1 i, le ressort se comprime axialement dans la direction de l'axe X. Pour permettre la compression et la détente de ce ressort, il intègre des moyens élastiques qui agissent entre les couronnes 11 à 15. Selon l'invention, les couronnes sont reliées par des étages 20 superposés El, E2, E3 et E4 d'éléments élastiques 21, 22. Les étages d'éléments élastiques sont ainsi séparés par les couronnes rigides 12, 13 et 14. Ces éléments élastiques 21, 22 se présentent dans ce mode de réalisation sous la forme de lames souples inclinées qui relient chacune deux couronnes adjacentes. Ces lames souples 21 peuvent également être 25 qualifiées de pattes, brins, fils, etc. Les lames souples 21, 22 présentent une épaisseur qui est inférieure à celle des couronnes 11 à 15. On peut clairement voir sur la figure 1 que les lames souples 21 du premier étage El sont inclinées vers le bas de droite à gauche, alors que les lames souples 22 du deuxième étage E2 sont inclinées vers le bas de gauche à droite. Les 30 lames souples 21 du troisième étage E3 présentent la même inclinaison que celle de l'étage El, alors que les lames souples 22 du quatrième étage E4 présentent la même inclinaison que celle de l'étage E2. Ainsi, l'étage E2 est bordé par deux étages El et E3 qui présentent la même inclinaison, qui est toutefois différente de celle de l'étage E2. Ceci est également vrai pour l'étage E3 qui est bordé par deux étages E2 et E4 qui présentent la même inclinaison, qui est toutefois différente de celle de l'étage E3. Les inclinaisons des lames élastiques sont donc inversées d'un étage à l'autre de manière alternée. Les étages El et E3 ont la même inclinaison, et les étages E2 et E4 ont la même inclinaison. Sur la figure 1, le ressort est représenté dans sa configuration de repos et présente de ce fait une hauteur maximale. Les lames souples 21, 22 io sont dans leur orientation verticale maximale. En comprimant le ressort, les lames souples 21, 22 ont tendance à s'affaisser ou à se coucher de manière à être plus perpendiculaires de l'axe X. Selon une autre approche, on peut dire que deux lames souples adjacentes forment avec leurs deux couronnes supérieure et inférieure une sorte de parallélogramme P qui va se déformer 15 lors de la compression/détente du ressort. Les segments de couronnes formant le parallélogramme se déplacent axialement sans modifier leur orientation, alors que les lames souples s'inclinent et se redressent en modifiant leur orientation. Selon un détail de réalisation, les couronnes forment au pied de chaque lame souple 21, 22 des évidements de 20 débattement 23 qui permettent la déformation des lames souples sans interférer avec les couronnes. La déformation des lames souples n'est ainsi aucunement perturbée par les couronnes. En considérant maintenant chaque étage El à E4 de manière individuelle, et en supposant que l'extrémité d'appui supérieure 1 s est 25 maintenant bloquée en rotation, il s'ensuit que la première couronne intermédiaire 12 reliée à la couronne supérieure 11 par les lames souples 21 subit une légère rotation dans le sens des aiguilles d'une montre lors de la compression. Cela provient du fait que les lames souples 21 en s'affaissant lors de la compression s'allongent dans le plan horizontal perpendiculaire à 30 l'axe X. Ce qui est valable pour les lames souples 21 est également valable, mais de manière inversée, pour les lames souples 22 du deuxième étage E2 qui vont induire une rotation de la seconde couronne intermédiaire 13 dans le sens inverses des aiguilles d'une montre. Cependant, cette rotation présente la même ampleur que la rotation de la première couronne intermédiaire 12, mais dans le sens inverse, de sorte que ces deux rotations s'annulent de manière à laisser la couronne 13 statique en rotation. Et ce qui est valable pour les deux premiers étages El et E2 est également valable pour les deux derniers étages E3 et E4, de sorte que la couronne inférieure 15 ne subit absolument aucune rotation par rapport à la couronne supérieure 11. Par conséquent, le ressort R induit des rotations relatives internes, mais qui n'ont absolument aucune incidence ou conséquence sur les deux extrémités io d'appui qui restent statiques en rotation l'une par rapport à l'autre. En se référant aux figures 2 et 3, on voit un second mode de réalisation pour un ressort R' selon l'invention. Ce ressort R' ne comprend que trois étages El, E2 et E3 d'éléments élastiques 21, 22. Les lames souples qui forment les éléments élastiques 21, 22 sont inclinées de la 15 même manière que dans les étages El à E3 du ressort R du premier mode de réalisation de la figure 1. Les lames souples 21 des étages El et E3 ont la même inclinaison, qui est inversée par rapport à l'inclinaison des lames souples 22 de l'étage intermédiaire E2. En supposant que les lames souples 21, 22 présentent la même longueur, il s'ensuit que le ressort R' induit une 20 légère rotation relative entre son extrémité supérieure d'appui 1 s et son extrémité inférieure d'appui 1 i. Toutefois, cette rotation est restreinte, étant donné qu'elle ne correspond qu'à la rotation individuelle d'un étage, étant donné que l'autre étage est annulé par l'étage intermédiaire E2. Cette rotation peut toutefois être annulée en prévoyant que les lames souples 21 25 sont plus courtes que les lames souples 22. Les ressorts R et R' des figures 1 à 3 peuvent être réalisés de manière monobloc par injection moulage d'un seul matériau plastique, ou, en variante, ils peuvent également être réalisés par bi-injection, surmoulage ou co-moulage en utilisant un matériau plastique rigide pour les couronnes et un 30 matériau plus souple pour les lames. Les ressorts R et R' peuvent être utilisés dans une pompe à précompression comme celle représentée sur la figure 4. Cette pompe comprend un corps de pompe 3 définissant une entrée 31 pour le produit fluide qui est pourvue d'un clapet d'entrée 32. La pompe comprend également une tige d'actionnement 4 sur laquelle est monté un piston 5 présentant une lèvre de piston 51 en contact de coulissement étanche à l'intérieur du corps de pompe 3. La tige d'actionnement 4 est sollicitée en position de repos contre un joint de soupape 72 par un ressort de rappel R et un ressort de précompression R'. Le ressort de rappel R prend indirectement appui sur le piston 5 et le ressort de précompression R' agit entre la tige d'actionnement 4 et le piston 5. Hormis la conception des ressorts R et R', la io conception de cette pompe est tout à fait conventionnelle. Les ressorts à boudin classiques utilisés pour les ressorts de rappel et de précompression ont simplement été remplacés ici par des ressorts R et R' selon l'invention. Lorsque l'on appuie sur la tige d'actionnement 4, on comprime à la fois le ressort de rappel R et le ressort de précompression R', ce qui a pour effet de 15 déplacer le piston 5 par rapport à la tige d'actionnement 4. Ce déplacement se poursuit jusqu'à ce qu'une sortie 41 de la tige d'actionnement 4 communique directement avec la chambre de pompe C. Le produit mis sous pression à l'intérieur de cette chambre peut alors s'écouler sous pression à travers la tige d'actionnement 4. Pour l'actionnement de cette tige 4, on peut 20 prévoir un poussoir (non représenté) monté sur l'extrémité libre de la tige 4. Pour la fixation de la pompe sur un col de réservoir, celle-ci est pourvue d'une bague de fixation 6 associée à un joint de col 71. La pompe de la figure 5 est d'un type particulier, puisqu'il s'agit d'une pompe dite « pompe poussoir », étant donné que les composants de la 25 pompe sont intégrés dans le poussoir. Cette pompe comprend un corps de pompe 3 sur lequel est monté un poussoir 8 intégrant un piston différentiel 5 qui est déplaçable sous l'effet de la pression à l'intérieur de la chambre de pompe C, à la fois par rapport au corps de pompe 3 et au poussoir 8. Ce piston différentiel 5 comprend un piston principal 51 au contact de 30 coulissement dans le corps de pompe 3, ainsi qu'un piston différentiel comprenant deux lèvres 52 en contact de coulissement étanche à l'intérieur d'un fût de coulissement 83 formé par le poussoir 8. Ce fût de coulissement i0 83 est formé par une jupe sensiblement cylindrique 82 qui est obturée à son extrémité supérieure par une surface d'appui 81 sur lequel l'utilisateur peut exercer une pression à l'aide de plusieurs doigts. En position de repos, comme représenté sur la figure 5, le piston différentiel 5 et le poussoir 8 sont sollicités par un ressort de rappel R selon l'invention. Ce ressort R agit entre le corps de pompe 3 et le piston différentiel 5. Lorsque l'on appuie sur la surface d'appui 81, la pression à l'intérieur de la chambre de pompe C augmente et le piston différentiel 5 se déplace alors vers le bas à l'intérieur du poussoir 8 de manière à démasquer l'orifice de distribution 84 qui est io avantageusement associé en amont à un système de tourbillonnement 85. Il s'agit là d'une conception connue pour une pompe poussoir, à l'exception de son ressort de rappel R, qui fait l'objet de la présente invention. En utilisant un ressort R ou R' selon l'invention dans les pompes des figures 4 et 5, on garantit que la tige d'actionnement 4 et le poussoir 8 ne 15 subiront aucune ou très peu de rotation à chaque actionnement. De plus, étant donné la stabilité radiale du ressort, on garantit également qu'il ne produira aucun frottement indésirable avec les composants de la pompe. En effet, le ressort ne subit pas de déformation radiale lors de sa compression/détente, de sorte qu'il ne sort pas de son encombrement radial 20 initial. Ceci provient directement de la très grande stabilité dimensionnelle des couronnes. Sans sortir du cadre de l'invention, on peut envisager de réaliser des étages El à E4 avec des lames souples de configurations et/ou de formes différentes, de manière à faire varier les raideurs propres de chaque étage. 25 On obtient ainsi un ressort dont la raideur globale n'est pas linéaire, mais au contraire complexe et qui varie au cours de la compression. REVENDICATIONS1.- Ressort (R ; R') de configuration générale cylindrique qui s'étend de manière sensiblement symétrique autour d'un axe (X), le ressort comprenant deux extrémités d'appui opposées (1s, li) qui se rapprochent/s'éloignent à mesure que l'on comprime/détend le ressort dans la direction axiale, les deux extrémités (1s, li) étant reliées par des moyens élastiques présentant une raideur, caractérisé en ce que les moyens élastiques comprennent au moins deux étages superposés (El, E2, E3, E4) d'élément élastiques (21, 22) séparés par une couronne sensiblement rigide (12, 13). i0 2.- Ressort selon la revendication 1, dans lequel la couronne (12, 13) est stable dans sa dimension radiale. 3.- Ressort selon la revendication 1 ou 2, dans lequel des 15 éléments élastiques (21, 22) s'étendent de chaque côté de la couronne (12, 13) et se raccordent à des couronnes adjacentes respectives supérieure (11, 12) et inférieure (13, 14). 4.- Ressort selon la revendication 3, dans lequel les éléments 20 élastiques (21, 22) s'étendent avec une inclinaison globale par rapport à l'axe X. 5.- Ressort selon la revendication 4, dans lequel l'inclinaison des éléments élastiques (21, 22) est différente d'un étage (E1, E3) à l'autre 25 adjacent (E2, E4). 6.- Ressort selon la revendication 4 ou 5, dans lequel l'inclinaison des éléments élastiques (21, 22) est inversée d'un étage (El, E3) à l'autre adjacent (E2, E4). Il 30 7.- Ressort selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments élastiques comprennent des lames souples inclinées (21, 22) reliant deux couronnes adjacentes (11, 12, 13, 14). 8.- Ressort selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant cinq couronnes sensiblement rigides, à savoir une couronne supérieure (11) formant une extrémité d'appui supérieure (1s), une couronne inférieure (15) formant une extrémité d'appui inférieure (1 i), et trois couronnes intermédiaires (12, 13, 14), la couronne supérieure (11) étant reliée à une première couronne intermédiaire adjacente (12) par des lames souples (21) inclinées vers le bas de gauche à droite, la première couronne intermédiaire (12) étant reliée à une deuxième couronne intermédiaire adjacente (13) par des lames souples (22) inclinées vers le bas de droite à gauche, la deuxième couronne intermédiaire (13) étant reliée à une troisième couronne intermédiaire adjacente (14) par des lames souples (21) inclinées vers le bas de gauche à droite, la troisième couronne intermédiaire adjacente (14) étant reliée à la couronne inférieure (15) par des lames souples (22) inclinées vers le bas de droite à gauche, de sorte que lors de la compression/détente du ressort, les lames souples (21, 22) sont élastiquement déformées, induisant une rotation des première et troisième couronnes intermédiaires autour de l'axe X et en laissant la deuxième couronne intermédiaire (13) et les couronnes supérieure (11) et inférieure (15) statiques en rotation. 9.- Ressort selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les couronnes (11, 12, 13, 14, 15) forment des évidements de débattement (23) pour permettre une augmentation de l'inclinaison des éléments élastiques (21, 22). 10.- Ressort selon l'une quelconque des revendications précédentes, réalisé de manière monobloc par moulage de matière plastique, les couronnes (11, 12, 13, 14, 15) étant avantageusement réalisées avec un matériau plastique rigide et les éléments élastiques (21, 22) avec un matériau plastique souple. 11.- Dispositif de distribution de produit fluide comprenant un corps (3) et un organe d'actionnement (4, 8) sollicité en position de repos par un ressort (R, R') selon l'une quelconque des revendications Io précédentes.