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"Perfectionnements apportés à la fabrication de lames de ressort','
La présente invention' concerne le façonnage et le traitement thermique de lames de ressort du type généralement utilisé dans la construction automobile.
Jusqu'à présent, le façonnage des lames de ressort en vue de leur imprimer la cambrure voulue, ainsi que le traitement thermi- que de ces lames, constituaient une opération industrielle coûteu- se et difficile. La nature de l'acier utilisé et l'épaisseur de la matière nécessitaient l'application d'un effort considérable pour façonner les lames avec la précision voulue; de plus, il
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était difficile d'appliquer le traitement thermique ultérieur sans modifier la cambrure ainsi réalisée. Pour cette raison, on cin- trait d'abord les lames et on les serrait ensuite dans de fortes presses pour leur faire subir la trempe appelée à. leur conférer les caractéristiques métallurgiques voulues, ce serrage empêchant toute déformation ou modification par rapport à, la cambrure établie.
Ceci nécessitait un matériel d'une extrême complexité et il était difficile d'établir une méthode de fabrication souple, susceptible d'être réalisée en un minimum de temps avec les éléments de telles dimensions et d'un tel poids, c'est-à-dire, comme ils se présen- taient jusqu'à ce jour. De plus, la surface de la lame était su- jette à détérioration durant les opérations de chauffage et de trem- pe en raison de la lenteur inévitable du procédé, et il était ex- trêmement difficile d'obtenir les caractéristiques métallurgiques voulues tout en maintenant le ressort dans la forme préférée.
Une autre difficulté réside dans le fait que les lames présentaient souvent une cambrure ou une épaisseur non uniformes, étant donné que les extrémités des lames de ressort sont souvent biseautées ou présentent une autre forme qui diffère d'une vraie courbe cir- culaire.
L'invention vise à établir une méthode de façonnage et de traitement thermique de lames de ressort, permettant d'exécuter l'opération automatiquement et d'une manière continue. L'inven- tion vise en outre à, établir un appareil et un mode opératoire de celui-ci, pour le façonnage et le traitement thermique de lames de ressort, en utilisant, comme source de chaleur, un courant élec- trique alternatif de haute fréquence.
L'invention vise également à établir une méthode "à la chaîne" suivant laquelle l'élément de départ ou ébauche de la lame peut être avancée automatiquement et avec une vitesse uniforme pour être soumise successivement aux opérations de chauffage, de cintrage, de recuisson et de trempe, dont l'ensemble détermine la formation d'une lame de ressort com-
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plète et cela avec un minimum de détérioration de surface et tout en maintenant le degré prescrit de précision quant aux dimensions.
L'invention vise également à établir un appareil pour le façonnage et le traitement thermique des lames de ressort, cet appareil ayant une grande capacité de production comparativement à sas di- mensions, nenécessitant qu'un minimum de soins, et permettant de supprimer les lourdes presses qui étaient nécessaires jusqu'à présent,
Les avantages de cette méthode et de cet appareil apparaîtront immédiatement aux hommes de métier. L'ensemble de l'appareil de façonnage et de traitement thermique est compact et d'une manipu- lation simple. Son fonctionnement est automatique, et l'appareil nécessite uniquement,une alimentation en ébauches de lames plates à extrémités biseautées ou non, pour fournir, après traitement approprié, une lame de ressort finie, ayant partout la cambrure voulue, traitée thermiquement, refroidie et prête à l'assemblage.
Il convient d'admettre qu'un des principaux avantages réside dans la rapidité relative de l'opération par laquelle la lame est fa- çonnée et traitée thermiquement, comparativement aux méthodes précédentes qui faisaient usage de dispositifs de serrage ordi- naires.
Le dessin annexé est une vue partielle en coupe verticale d'un dispositif à traiter les lames de ressort conformémement à la présente invention.
Dans ce dessin, 10 désigne un bâti dont la partie inférieure 11 est étanche aux fluides et contient un bain 12 de réfrigérant de trempe. Entre les parois du bâti 10 est monté un appareillage comprenant les éléments principaux suivants, dans l'ordre d'inter- vention : mécanisme d'amenée d'ébauches 13, bobines de chauffage initial 14, mécanisme cintreur initial 15, bobine de chauffage finale 16, mécanisme cintreur final 17, appareil de trempe 18 et transporteur de refroidissement et de décharge 19.
Les lames 20
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sont découpées à la longueur voulue de la manière usuelle et leurs extrémités sont biseautées ou amincies longitudinalement comme montré en 22 et transversalement comme montré en 21. Ces ébauches sont amenées depuis l'extérieur du bâti 10 entre les rouleaux d'entraînement 23 de l'appareil d'amenée d'ébauches13, lequel fait avancer les ébauches de façon qu'elles traversent les bobi- nes d'induction 24 qui constituent, les bobines de chauffage pri- maire 14. Ces bobines sont excitées par des courants alternatifs (dont la source n'est pas représentée, pouvant être d'un type usuel quelconque),.dont la fréquence peut être appropriée aux caractéristiques physiques des ébauches à chauffer et peut être par exemple de l'ordre de 9600 cycles par seconde.
Les vitesses du dispositif d'amenée d'ébauches 13 et des dispositifs d'entraî- nement qui lui succèdent sont synchronisées de telle manière que l'ébauche est suffisamment chauffée dans la bobine initiale de façon qu'elle puisse être cintrée à, la cambrure voulue par appli- cation d'un effort minimum.
A sa sortie de la bobine initiale, l'ébauche 20 s'engage dans le mécanisme cintreur initial 15, qui comporte un rouleau entraîné 25 et un rouleau d'appui 26, ce dernier monté sur l'ar- bre fixe 27. Sur ce dernier pivote également un bras 23 portant un rouleau de guidage 29 qui est normalement sollicité vers le rouleau entraîné 25 par un ressort 30 fixé au bâti 10. Un inter- rupteur de fin de course 32, coopérant avec une extension 33 du bras 28, est agencé de manière à réagir à l'épaisseur de l'ébauche passant entre le rouleau entraîné 25 et le rouleau de guidage 29.
L'axe supérieur fixe 34 supporte le bras supérieur 35 en "L" qui porte le rouleau cintreur 36 et un galet de came 37 monté sur le grand bras du "L". Le galet 37 est en contact avec la came pri- maire 39 montée à rotation sur l'arbre 40 et portant une came se- condaire 42 qui coopère avec le galet secondaire 43 coopérant à son tour avec le second interrupteur de fin de course 44. Ce
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mécanisme a pour but d'assurer le contrôle du degré de cintrage imprimé à la lame en tenant compte des variations d'épaisseur, vu la présence des extrémités biseautées,22 mentionnées ci-dessus.
On conçoit qu'une modification de la position relative du rouleau d'appui 26 et du rouleau cintreur 36 par rapport au rouleau d'en- traînement 25, permet de varier la cambrure imprimée à l'ébauche qui se déplace entre ces rouleaux. En d'autres termes lorsque l'épaisseur de l'ébauche varie, comme cela se présente ici aux extrémités biseautées, le degré de courbure se modifierait en conséquence si les rouleaux étaient fixes ; or, l'appareil selon l'invention comporte les moyens nécessaires pour compenser de telles variations dans l'épaisseur de l'ébauche, ainsi que pour appliquer des degrés de courbure différents en divers points du ressort si cela était nécessaire.
Dans la position montrée au dessin, les divers rouleaux agissant conjointement sont disposés de manière à imprimer une courbure uniforme voulue à la partie médiane ou tronçon d'épais- seur constante de la lame de ressort, tandis que le galet à came 37 roule sur le tracé circulaire de moindre rayon 38 du profil de la came primaire 39.
On conçoit qu'après que la came primaire aura tourné de 90 par rapport à la position montrée au dessin, son rayon actif, qui correspond désormais à l'un des tracés linéai- res 41 du profil de la came, augmentera, et que le galet 37 se déplacera dans le sens antihorlogique par rapport à 1'aaxe 34, tandis que le rouleau cintreur 36 sera déplacé' dans le même sens, accentuant ainsi la courbure relative de la courbe déterminée par les faces actives des rouleaux 25,26 et 36, avec tendance à ac- centuer la cambrure relative de l'ébauche soumise à l'action de ces rouleaux, ce qui permet de compenser la variation relative dans l'épaisseur de l'ébauche aux extrémités biseautées 22.
Le tracé circulaire à rayon maximum 45 de la came 39 correspond à l'alignement des rouleaux cintreurs lorsqu'aucune ébauche ne passe
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entre eux. Le fonctionnement de la came 39 est régi par l'in- terrupteur de fin de course 32, la disposition étant telle que, lorsque le bord antérieur de la lame pénètre entre le rouleau entraîné 25, et le rouleau de guidage 29, en écartant ces rouleaux, l'interrupteur de fin de course se trouve excité et commence à déterminer la rotation de la.
came 39 depuis la position décalée à 180 par rapport à, celle montrée au dessin, position dans laquel- le le galet 37 est en contact avec le tracé circulaire à rayon maximum 45, jusqu'à une position dans laquelle l'un des tracés linéaires 41 de la came 39 agit sur le galet 37 et réduit progres- sivement l'obliquité du rouleau cintreur 36 lors du passage de l'extrémité amincie 22, de l'ébauche, au-dessous de ce rouleau.
Ainsi, la position relative des rouleaux actif,s se modifie auto- matiquement pour compenser la réduction d'épaisseur déterminée par l'extrémité amincie, de manière à imprimer une cambrure uni- forme à toute l'ébauche ou même à déterminer une courbure plus accentuée aux extrémités, lorsque c' est nécessaire, le tout étant déterminé par le profil de la came. Le cycle de rotation effec- tif de la came primaire 39 est régi par la came secondaire 42, son galet 43 et l'interrupteur secondaire de fin de course 44, lequel peut être réglé de façon à s'adapter aux différentes longueurs de ressorts ou d'extrémités amincies que l'appareil est appelé à trai- ter, et au degré de courbure de correction supplémentaire voulu.
Dans le dessin, la came 39 est quelque peu exagérée afin de mieux faire ressortir son rôle; sa forme réelle, calculée en vue d'obte- nir le déplacement voulu du rouleau cintreur et la durée de son séjour dans une position fixe dans les intervalles entre ébauches successives ou lorsque ce rouleau agit sur des parties de section uniforme, est une simple question de disposition mécanique.
Ainsi, lorsque l'ébauche pénètre initialement dans le mécanis- me cintreur, sa vitesse d'avancement est synchronisée de telle manière que, lorsque son extrémité antérieure atteint le rouleau
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cintreur 36, ce dernier occupe la position dans laquelle il doit agir sur une épaisseur minimum, c'est-à-dire, que le galet 37 se déplace sur le tracé circulaire de rayon maximum 45 et, comme la came tourne en synchronisme avec l'avancement de l'ébauche lors du passage de celle-ci sous le rouleau cintreur, le galet 37 s'en- @ gage sur le tracé linéaire 41 de la came 39, qui fait suite au tracé précédent et qui correspond à la longueur de la partie amin- cie 22, avec modification progressive de la position du rouleau d'appui 36 à mesure que l'obliquité de la came diminue,
de sorte que le galet 37 s'engage sur le tracé circulaire 38 à rayon mini- mum lorsque la partie de grande épaisseur de l'ébauche entre en contact avec le rouleau 36. Le même processus, mais en sens in- verse, se produit lorsque l'extrémité amincie postérieure est atteinte. L'interrupteur de fin de course secondaire 44, qui coopère avec la came .secondaire, assure le maintien de la relation de temps voulue de la came 39 en fonction de la longueur du res- sort et des extrémités amincies et de-la distance entre ébauches successives, cet interrupteur étant combiné d'une manière appro- priée avec l'interrupteur de fin de course primaire 32.
L'ébauche cintrée traverse ensuite une seconde bobine de chauffage 16 réglée de manière à élever la température de l'ébau- che au-dessus du point critique de l'acier, et cela conformément aux caractéristiques métallurgiques que l'on désire obtenir. L'é- bauche est ensuite soumise à une opération de cintrage finale dans le mécanisme 17, dont la construction est sensiblement iden- tique à celle du mécanisme initial décrit ci-dessus, ce deuxième cintrage ayant pour but de rectifier la fohme de la lame de res- sort après le second chauffage ou recuisson et à maintenir la cam- brure prescrite au cours de l'opération de trempe.
Il va de soi qu'ici.également il est nécessaire de compenser les variations de l'épaisseur de l'ébauche dues aux extrémités amincies et que l'é-
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bauche doit être maintenue rigidement lors de la trempe, si l'on désire obtenir la cambrure requise. Le mécanisme cintreur final 17 ne sera pas décrit en particulier et n'a pas été représenté en détail, étant donné qu'il est sensiblement identique au mécanisme cintreur initial 15. Il suffira d'indiquer qu'il comporte les or-. ganes suivants qui correspondent à ceux du mécanisme initial: le rouleau entraîné 47, le rouleau de guidage 48, le rouleau cin- treur 49, le bras 50, l'interrupteur primaire de fin de course 52, le bra,s 53 en "L" et le rouleau d'appui 54.
Le galet à came 55 est représenté au-dessus du mécanisme qui lui est associé, tan- dis que l'interrupteur de fin de course secondaire, qui corres- pond à celui décrit en détail à propos du mécanisme cintreur pri- maire, a été omis dans le dessin; il va cependant de soi qu'il .présente une construction sensiblement identique à celle de l'in- terrupteur secondaire décrit plus haut.
On voit donc que, lorsque la lame recuite quitte la seconde bobine de chauffage 16,. elle est reprise par le mécanisme cintreur final 17, qui lui restitue la cambrure exacte requise, compte tenu des variations de l'épaisseur de la lame; on voit également que la lame est ensuite maintenue dans cette position lors de la trempe, de sorte que cette cambrure persiste dans la. lame achevée. Le flui- de de trempe est projeté sur la lame recuite à partir de collecteurs 56 et 57, d'où partent un nombre de tubes de trempe individuels 58 pour aboutir à. proximité de la lame, ces tubes étant orientés de façon à assurer une répartition uniforme du fluide de trempe. Les collecteurs 56 et 57 sont alimentés en fluide réfrigérant parla pompe 59 qui l'aspire dans le bain 12 à travers la chambre de sé- paration 60.
Après avoir été projeté sur l'ébauche, le fluide ré- frigérant s'écoule de nouveau dans le bain pour être ensuite remis en circulation. On remarquera en outre que deux tuyaux de trempe initiaux, 52 et 63, sont disposés entre le rouleau entraîné 47 et le rouleau d'appui 54 du mécanisme cintreur secondaire 17. 'Ainsi,
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lorsque l'ébauche recuite quitte la seconde bobine elle subit une trempe partielle avant de se voir imprimer la cambrure définitive, opération très importante, vu qu'elle assure l'obtention effective de la cambrure voulue.
Après avoir quitté le mécanisme cintreur secondaire 17, l'ébau- che est reprise par une série de rouleaux opposés 64, dont certains, comme le rouleau 61, sont commandés, l'ensemble de ces rouleaux étant fixé suivant une courbure relative déterminée, de sorte que, lors de son passage entre ces rouleaux la lame est continuellement 'maintenue dans la forme voulue. Le réfrigérant de trempe est cons- tamment projeté contre l'ébauche durant ce stade d'opérations, de sorte que la température de l'ébauche est abaissée au-dessous du point critique avec la rapidité nécessaire pour obtenir les carac- téristiques métallurgiques voulues.
La courbure relative de ce dernier système de rouleaux peut être modifiée moyennant ajuste- ment approprié des axes des divers rouleaux à l'aide de moyens classiques quelconques, de façon à pouvoir traiter des ressorts de différents rayons de courbure. On remarque que l'on ne prévoit ici aucune compensation des variations d'épaisseur des lames, dé- terminées par les extrémités amincies, et cela pour la raison que, ces extrémités, étant très minces, se refroidissent et se stabili- sent rapidement, alors que le rôle principal des rouleaux'64 con- siste à empêcher des déformations marquées du corps principal de la lame jusqu'à l'achèvement de la trempe. Il va de soi que les lames sont soumises à la pression des rouleaux 64 jusqu'à ce qu'el- les soient refroidies suffisamment pour éviter toute déformation.
Les rouleaux 64 sont de préférence légèrement plus étroits que les lames et sont convenablement décalés transversalement les uns par rapport aux autres, afin de permettre au réfrigérant d'accéder jus- qu'aux lames.
Après avoir quitté l'appareil de trempe 18, la lame est pro- jetée à travers des rouleaux de décharge 65, dont un au moins, 68
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par exemple, est entraîné, cette lame pénétrant ensuite dans le bain 12 où elle se dirige de manière à être déposée sur le transporteur de décharge qui comporte un brin récepteur 66 et un brin de retour 67. Ces dernierssont de préférence inclinés sur le plan du dessin. Le transporteur élève la lame refroidie et la retire du bain en vue de son déchargement. Cette dernière construction n'exige pas d'explications détaillées, étant donné qu'il s'agit d'un transporteur usuel.
On voit donc que l'invention comporte des moyens pour exécuter automatiquement le chauffage, le cintrage, la trempe et le maintien pendant la durée de la trempe, ainsi que 16 refroidissement ultérieur qui peut être nécessaire pour obtenir une lame de ressort présentant les dimensions précises et les caractéristiques métallurgiques voulues. Toutes ces opérations s'effectuent auto- matiquement et nécessitent un minimum d'attention ou de soin.
On prévoit une compensation convenable des variations d'épaisseur des ébauches, et le mécanisme peut être adapté à différentes courbures moyennant agencement approprié des moyens qui règlent le cintrage. On conçoit aisément l'avantage d'une telle disposition.
Certaines modifications peuvent être apportées à l'appareil et à son mode opératoire décrits ci-dessus, sans s'écarter du principe de l'invention.
REVENDICATIONS.
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