Brevet FR3007097A1 — publié le 20141219

La présente invention a pour objet, dans le domaine des ressorts, un ressort de géométrie nouvelle. De manière générale on connaît les ressorts hélicoïdaux qui utilisent la sollicitation en torsion pour produire leur effet, 5 et les ressorts à lame qui utilisent la flexion comme mode de sollicitation. La présente invention a pour objet de proposer un ressort utilisant de manière combinée la torsion et la flexion. On connaît déjà par le document FR 24560422 un ressort, 10 susceptible de produire des effets sous une double sollicitation en torsion et en flexion, ce ressort est de type diaphragme, il présente une forme générale annulaire conique, et comprend deux zones d'appui, une première zone d'appui constituée d'une succession de segments disposés coaxialement, et une seconde 15 zone d'appui matérialisée par les extrémités libres de bras qui s'étendent radialement en faisant un angle avec le plan défini par ladite première zone d'appui, chacun desdits bras étant constitué du rapprochement de deux éléments radiaux ou sensiblement radiaux, solidarisés fixement l'un à l'autre par 20 une extrémité pour former l'une desdites extrémités libres, tandis que les autres extrémités de chacun desdits deux éléments sont solidaires chacune de l'un de deux desdits segments successifs de la première zone d'appui. Il est ainsi constitué du rapprochement d'une multiplicité 25 d'éléments, assemblés deux à deux, et comprenant chacun un segment formant une partie de la base annulaire, et deux extensions, une à chaque extrémité dudit segment, chacune formant, avec l'extension de l'élément voisin, l'un des bras, l'assemblage deux-à-deux desdits éléments étant réalisé par 30 solidarisation entre elles des extrémités desdites extensions. Lors d'une sollicitation en compression c'est-à-dire lors du rapprochement des deux plans d'appui, les bras sont sollicités en flexion et les extensions en torsion. Du point de vue construction les différents éléments 35 consistent en des épingles en forme de U trapézoïdal assemblées par les extrémités de leurs branches adjacentes. On notera que ce document, prévoit également de remplacer la série d'épingles par un fil continu plié. Un tel ressort est d'un usage limité, il est réservé pratiquement exclusivement à l'usage pour lequel il été conçu, un mécanisme de variateur à poulie trapézoïdale, notamment du fait de sa construction. Ainsi il présente une courbe d'élasticité dégressive, ce qui procure une diminution importante de raideur sur le dernier tiers de la course, ce qui permet, selon la position de la courroie dans la poulie, un effort de transmission pratiquement constant. Par ailleurs, si la base annulaire constitue un plan stable, il n'en est pas de même de la seconde base d'appui puisqu'elle est définie par les extrémités libres des bras, et son diamètre réduit par rapport à celui de la base annulaire, accroît cette instabilité. La présente invention a pour but de proposer un dispositif de ressort, de conception proche de celle du ressort objet du brevet FR 24560422, mais qui présente des caractéristiques lui permettant d'être utilisé dans de nombreuses autres applications, notamment en ce que ce nouveau dispositif de ressort présente une allure de courbe d'élasticité qui peut être assimilée à une courbe linéaire. Le dispositif de ressort selon l'invention présente une forme générale annulaire conique, et comprend deux zones d'appui, une première zone d'appui constituée d'une succession de segments disposés coaxialement, et une seconde zone d'appui matérialisée par les extrémités libres de bras qui s'étendent radialement en faisant un angle avec le plan défini par ladite première zone d'appui, chacun desdits bras étant constitué du rapprochement de deux éléments radiaux ou sensiblement radiaux, solidarisés fixement l'un à l'autre par une extrémité pour former l'une desdites extrémités libres, tandis que les autres extrémités de chacun desdits deux éléments sont solidaires chacune de l'un de deux desdits segments successifs de la première zone d'appui, et il se caractérise essentiellement en ce que lesdites extrémités libres des bras s'étendent vers l'extérieur pour former une zone d'appui qui est plus étendue que la zone d'appui constituée par lesdits segments. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif de ressort selon l'invention, il est constitué de l'assemblage de poutres, ou tubes, incurvées en V, dont chacune des extrémités est solidarisée, au moyen d'une noix, à une extrémité d'une poutre, ou tube, incurvée voisine. Selon une caractéristique additionnelle du dispositif de ressort selon l'invention, les noix sont solidarisées aux 10 extrémités des poutres ou tubes par un procédé de fixation de type sertissage, collage, frettage, brasage, ou soudage. On notera que le procédé de fixation sera choisi essentiellement, mais non limitativement, en fonction du matériau dont est fait le dispositif de ressort, qui peut 15 consister en un métal ou un matériau composite. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif de ressort selon l'invention, les noix sont solidarisées aux extrémités des poutres ou tubes par emboitement, les profils d'emboitement étant de forme interdisant un pivotement axial de 20 la poutre ou tube dans la noix. Selon un autre mode de réalisation particulier du dispositif de ressort selon l'invention, il est réalisé par pliage en continu d'un fil ou barre. Selon un autre mode de réalisation particulier du 25 dispositif de ressort selon l'invention, il est réalisé par découpe d'une tôle et déformation sur un mandrin de forme adaptée. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, chacun des éléments radiaux ou sensiblement 30 radiaux qui constituent chacun des bras, est lui-même constitué de plusieurs éléments radiaux, réunis d'une part en extrémité du bras au travers d'une partie transversale qui relie l'ensemble des éléments radiaux ou sensiblement radiaux du bras, et d'autre part à la base du bras, pour les éléments radiaux qui s'ajoutent 35 aux éléments radiaux reliés par les segments, à un ou plusieurs éléments radiaux ou sensiblement radiaux analogues du bras voisin. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, les éléments radiaux ou sensiblement radiaux qui s'ajoutent aux éléments radiaux reliés par les segments, sont en outre liés, à la base des bras, au segment qui relie deux bras voisins. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif de ressort selon l'invention, les extrémités libres des bras sont configurées chacune pour pouvoir être liée, directement, ou indirectement au travers de moyens extérieurs, à une extrémité libre d'un bras d'un autre dispositif de ressort placé tête-bêche. Quel que soit son mode de réalisation, le dispositif de 15 ressort présente l'avantage d'une grande capacité de déplacement pour un encombrement réduit et une charge élevée. Cela autorise un emmagasinage élevé d'énergie, et permet une utilisation dans de nombreuses applications. Les avantages et les caractéristiques du dispositif selon 20 l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente plusieurs modes de réalisation non limitatifs. Dans le dessin annexé : - la figure 1 représente une vue schématique en perspective 25 d'un dispositif de ressort selon l'invention. - la figure 2 représente une vue schématique en perspective et en éclaté du même dispositif. - la figure 3 représente une vue schématique en élévation du même dispositif. 30 - la figure 4 représente une vue schématique en perspective d'une utilisation particulière du dispositif de ressort selon l'invention. - la figure 5 représente une vue schématique et élévation de la même utilisation particulière. - les figures 6a et 6b représentent des vues schématiques et en perspective de variantes de fabrication d'un partie du dispositif de ressort selon l'invention. - les figures 7, 8, 9, 10 et 11 représentent des vues 5 schématiques en perspective de divers modes de réalisation du dispositif de ressort selon l'invention. En référence aux figures 1 et 2, on peut voir un dispositif de ressort 1 selon l'invention, constitué de l'assemblage de poutres 2 incurvées en V et de noix d'assemblage 3. 10 Dans ce mode de réalisation non limitatif, les poutres 2 sont de section carrée, et au nombre de quatre. Elles comprennent chacune deux parties extrêmes rectilignes 20, réunies par un segment intermédiaire courbe 21. Les poutres 2 sont assemblées deux-à-deux pour former un 15 bras radial 22, par rapprochement d'une partie rectiligne 20 de l'une avec la partie rectiligne 20 d'une autre, qui constituent alors deux éléments radiaux, ou sensiblement radiaux, avec solidarisation au travers d'une noix 3, tout en opérant une inclinaison d'une poutre 2 par rapport à l'autre, en sorte que 20 le dispositif de ressort 1 ainsi obtenu présente une forme générale conique. Le maintien des poutres 2 dans des positions d'inclinaison, les unes par rapport aux autres, est obtenu par le choix des orientations par pivotement axial des poutres 2 au niveau des 25 noix 3. La solidarisation des noix 3 aux extrémités libres 23 des poutres 2, peut être réalisée de différentes manières, lesquelles peuvent dépendre de la nature des matériaux dont sont faites les poutres 2 et les noix 3. Ainsi peuvent être utilisés 30 des procédés de fixation de type sertissage, collage, frettage, brasage, ou soudage, en association ou non avec un emboîtage des extrémités libres 2 dans des empreintes creuses concordantes 30 que comportent les noix. Sur les figures 1 et 2, les noix 3 comportent chacune deux 35 empreintes creuses 30 destinées chacune à recevoir étroitement l'extrémité libre 23 d'une partie rectiligne 20 d'une poutre 2. Ces empreintes 30 sont de section carrée, conformément à la section des extrémités libres 23, et sont orientées axialement pour maintenir les poutres 2 inclinées les unes par rapport aux autres comme souhaité, et en sorte de donner au ressort 1 une forme conique. Ainsi les noix 3 définissent une zone d'appui, tandis que les segments intermédiaires courbes 21 des poutres 2 définissent une seconde zone d'appui, se traduisant par des points communs à un plan et disposés coaxialement. En référence maintenant à la figure 3, on peut voir un dispositif de ressort 1 qui repose sur un plan support P par les noix 3, tandis qu'une charge C, posée sur les segments intermédiaires courbes 21, tend à écraser le ressort 1 dont les poutres 2 sont alors sollicitées en flexion et en torsion. On notera que le dispositif de ressort 1 présente du fait de ses caractéristiques de construction, de nombreux avantages par rapport au ressort du document FR 24560422 En effet, le plan d'appui défini par les bras 22 est très étendu, tandis que si le plan défini par les segments intermédiaires courbes 21 est de dimension réduite, il est par contre d'une grande stabilité, contrairement à ce que propose le ressort du document FR 24560422. Par ailleurs, lors d'une sollicitation en écrasement, la mobilité des extrémités des bras 22, à savoir des noix 3, n'est pas contrariée, alors que dans le cas du document FR 24560422, du fait de l'étroitesse de l'espace, il est nécessaire de limiter les possibilités de déplacement des extrémités des bras et donc de limiter les capacités du ressort, notamment en limitant sa course. Enfin, le dispositif de ressort 1 peut, contrairement à celui objet du document FR 24560422, être empilé tête-bêche avec d'autres, à la manière de rondelles Belleville, comme cela est reproduit sur les figures 4 et 5. Il est en effet aisé d'atteindre une stabilité de liaison 35 au niveau des extrémités libres bras, c'est-à-dire entre les noix 3 de deux dispositifs de ressort 1, par une configuration particulière des noix 3 autorisant une liaison mécanique et/ou par la mise en place de moyens extérieurs de maintien ou de guidage. Le dispositif de ressort 1 présente un autre avantage, 5 celui d'une possible modularité. En effet les différents éléments qui le composent peuvent être assemblés sur le mécanisme à équiper, autour d'un cylindre par exemple, l'opération finale consistant en la mise en place de noix 3. On notera à ce sujet que le ressort objet du document FR 24560422 10 n'offre pas cette possibilité. Enfin, la conception de ce dispositif de ressort 1, et notamment le fait que les noix 3 soient disposées extérieurement, permet que ces dernières puissent présenter un volume relativement important, leur autorisant une certaine 15 complexité de réalisation, offrant ainsi des possibilités d'utilisation étendues. En référence maintenant aux figures 6a et 6b on peut voir, selon une variante, des tubes 24 destinés à être utilisés en remplacement des poutres, également cintrés et présentant des 20 extrémités libres 25 adaptées à un emboîtement interdisant un pivotement axial. En référence à la figure 7 on peut voir un mode de réalisation du dispositif de ressort 1 où l'on s'affranchit de noix, et où les extrémités libres 23 de poutres 2 adjacentes 25 sont donc soudées directement l'une à l'autre. Sur la figure 7, une évolution du dispositif de ressort 1 propose un fil plié et soudé sur lui-même. Enfin, les figures 9, 10 et 11 présentent une autre évolution du dispositif de ressort, lequel est réalisé par 30 découpe dans un flan puis déformation sur un mandrin. Sur la figure 9, le dispositif de ressort 4 présente une forme simple, à savoir quatre bras 40 comprenant chacun deux éléments 41 radiaux, ou sensiblement radiaux, réunis en extrémité des bras 40 par une partie transversale 42, et à la 35 base de deux bras 40 par un segment 43. La figure 10 représente un dispositif de ressort 5 qui consiste en l'imbrication de deux dispositifs de ressort 4. Il comporte en effet des bras radiaux 50, comprenant deux éléments 51 radiaux, ou sensiblement radiaux, réunis en extrémité des bras 50 par une partie transversale 52, et à la base de deux bras par un segment 53. De plus, chaque élément 51 est doublé d'un élément 54, radial ou sensiblement radial, lié, en extrémité du bras 50, à la partie transversale 52, et, à la base du bras 50, à l'élément 54 adjacent du bras 50 voisin au travers d'une zone de jonction 55 en forme de V. On observe donc deux dispositifs de ressort 4 imbriqués l'un dans l'autre, l'un constitué des éléments 51, des parties transversales 52 et des segments 53, et l'autre des éléments 54, des parties transversales 52 et des zone des jonction 55. Sur la figure 11, selon une variante, chaque zone de jonction 55 est liée au segment 53 qui est en regard. REVENDICATIONS1) Dispositif de ressort (1 ; 4 ; 5), qui présente une forme générale annulaire conique, et comprend deux zones d'appui, une première zone d'appui constituée d'une succession de segments (21 ; 43 ; 53) disposés coaxialement, et une seconde zone d'appui matérialisée par les extrémités libres (3; 42 ; 52) de bras (22 ; 40 ; 50) qui s'étendent radialement en faisant un angle avec le plan défini par ladite première zone d'appui, chacun desdits bras (22 ; 40 ; 50) étant constitué du rapprochement de deux éléments (20 ; 41 ; 51) radiaux, ou sensiblement radiaux, solidarisés fixement l'un à l'autre par une extrémité pour former l'une desdites extrémités libres (3; 42 ; 52), tandis que les autres extrémités de chacun desdits deux éléments sont solidaires chacune de l'un de deux desdits segments (21 ; 43 ; 53) successifs de la première zone d'appui, caractérisé en ce que lesdites extrémités libres (3; 42 ; 52) des bras (22 ; 40 ; 50) s'étendent vers l'extérieur pour former une zone d'appui qui est plus étendue que la zone d'appui constituée par lesdits segments (21 ; 43 ; 53). 2) Dispositif de ressort (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué de l'assemblage de poutres (2), ou tubes (24), incurvées en V, dont chacune des extrémités (23 ; 25) est solidarisée, au moyen d'une noix (3), à une extrémité (23 ; 25) d'une poutre (2), ou tube (24), incurvée voisine. 3) Dispositif de ressort (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les noix (3) sont solidarisées aux extrémités (24 ; 25) des poutres (2) ou tubes (24) par un procédé de fixation de type sertissage, collage, frettage, brasage, ou soudage. 4) Dispositif de ressort (1) selon la revendication 2 ou la 35 revendication 3, caractérisé en ce que les noix (3) sont solidarisées aux extrémités (24 ; 25) des poutres (2) ou tubes(24) par emboîtement, les profils d'emboîtement (30) étant de forme interdisant un pivotement axial de la poutre (2) ou tube (24) dans la noix (3). 5) Dispositif de ressort (1) selon la revendication 1, 5 caractérisé en ce qu'il est réalisé par pliage en continu d'un fil ou barre. 6) Dispositif de ressort (4 ; 5) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est réalisé par découpe d'une tôle et déformation sur un mandrin de forme adaptée. 10 7) Dispositif de ressort (5) selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacun des éléments radiaux ou sensiblement radiaux qui constituent chacun des bras (50), est lui-même constitué de plusieurs éléments radiaux (51, 54), réunis d'une part en extrémité du bras (50) au travers d'une 15 partie transversale (52) qui relie l'ensemble des éléments radiaux ou sensiblement radiaux (51, 54) du bras (50), et d'autre part, à la base du bras (50), pour les éléments radiaux (54) qui s'ajoutent aux éléments radiaux (51) reliés par les segments (53), à un ou plusieurs éléments (54) radiaux ou 20 sensiblement radiaux analogues du bras (50) voisin. 8) Dispositif de ressort (5) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments radiaux ou sensiblement radiaux qui s'ajoutent aux éléments radiaux (51) reliés par les segments (53), sont en outre liés, à la base des bras (50), au 25 segment (53) qui relie deux bras (50) voisins. 9) Dispositif de ressort (1 ; 4 ; 5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les extrémités libres (3 ; 42 ; 52) des bras (22 ; 40 ; 50) sont configurées chacune pour pouvoir être liée, directement, ou indirectement au 30 travers de moyens extérieurs, à une extrémité libre (3 ; 42 ; 52) d'un bras (22 ; 40 ; 50) d'un autre dispositif de ressort (1 ; 4 ; 5) placé tête-bêche.