Qu’est-ce qu’un ressort à boudin ?
Un ressort à boudin est un ressort enroulé constitué principalement de fils métalliques. Lorsqu’une force externe est appliquée pour le comprimer, le tirer ou le tordre, une force peut être stockée à l’intérieur. Ainsi, l’énergie interne agit comme une force de rappel (force répulsive).
Les ressorts à boudin utilisés pour les applications de compression sont appelés “ressorts de compression”. Pour celles de traction, ils sont appelés “ressorts de traction”. Pour finir, pour les celles de torsion, “ressorts à boudin de torsion” ou “ressorts de torsion”.
Les ressorts à boudin sont utilisés dans diverses situations pour absorber les chocs et les vibrations générés par les machines. Mais également dans les objets de la vie quotidienne et les jouets qui nécessitent une action de rappel. Par exemple, les boutons-poussoirs, ainsi que dans les automobiles et les machines-outils.
Utilisations des ressorts à boudin
Les ressorts à boudin sont principalement utilisés pour deux fonctions : La première étant de revenir à leur longueur initiale grâce à des forces de répulsion. Quant à la deuxième, d’absorber les chocs et les vibrations en se déformant ainsi qu’en stockant de l’énergie.
Parmi les produits utilisant les forces de répulsion, on peut citer les stylos à bille qui rétractent leur mine après deux clics, les antivols de bicyclette qui se déverrouillent automatiquement lorsqu’ils sont déverrouillés, et les rubans à mesurer qui peuvent être enroulés automatiquement.
Les suspensions automobiles, qui réduisent les oscillations et les vibrations transmises de la surface de la route à l’intérieur de la voiture et les amortisseurs installés à l’extrémité des cordes de Tarzan sont des exemples d’utilisation d’absorbeurs de chocs.
Principe des ressorts à boudin
Dans un ressort à boudin, l’énergie élastique du fil enroulé agit comme une force de rappel due à la déformation plastique de celui-ci. L’ampleur de la force de rappel est donc proportionnelle au déplacement en compression. De ce fait, la valeur obtenue en divisant la force de rappel par le déplacement (ampleur de la déformation) est appelée “constante du ressort”. Lorsque le diamètre du fil augmente, la constante du ressort augmente également. Par conséquent, on obtient des ressorts à boudin avec une large gamme de constantes du ressort.
Ces dernières étant une valeur qui indique les caractéristiques d’un ressort à boudin, cette constante et la longueur du ressort sont importantes lors du choix de l’un d’entre eux.
Lorsqu’elle est utilisée comme force de répulsion, la constante du ressort est estimée à partir du déplacement conçu ou prévu et de la force de répulsion à générer.
Lorsqu’elle est utilisée pour l’absorption des chocs, la constante du ressort est déterminée à partir de la longueur du déplacement prévu et de la charge instantanée attendue. Il est également important de veiller à ce que la fréquence naturelle de l’ensemble du système ne corresponde pas à la fréquence de la force périodique appliquée de l’extérieur (moins de risques de résonance). Lors d’absorption des chocs, ces boudins sont souvent associés à des amortisseurs qui exercent une force de résistance proportionnelle à la vitesse de variation du déplacement.
Ressorts à boudin dans les utilisations dentaires
Les ressorts à boudin sont utilisés dans le domaine de l’orthodontie. Cela signifie que le traitement orthodontique est effectué en appliquant une force supplémentaire aux dents. Celle-ci est réalisable grâce à la force réparatrice du ressort à boudin.
On utilise des ressorts à boudin, par exemple en alliage de cobalt-chrome.
Le type de ressort est choisi en fonction de la direction du mouvement de la dent et de la force appliquée.
Les ressorts à boudin ouverts sont utilisés pour élargir la distance entre les dents. Dans ce cas, le ressort est en position rétractée et les extrémités sont fixées à d’autres appareils orthodontiques.
Les ressorts fermés sont utilisés pour réduire la distance entre les dents. Ils sont utilisés en étendant le ressort entre les dents pour fermer l’espace et en fixant les extrémités à d’autres appareils orthodontiques.
Lorsque des ressorts à boudin métalliques sont utilisés, leur compatibilité avec le corps doit être vérifiée. Par exemple, pour s’assurer que le patient ne présente pas de réaction allergique.
Ressorts à boudin pour les utilisations automobiles
Les ressorts à boudin pour les usages automobiles comprennent les suspensions.
La configuration spécifique d’une suspension est une combinaison de ressorts à boudin et d’amortisseurs.
Dans cette configuration, le diamètre du fil, la longueur et le nombre de spires du ressort hélicoïdal déterminent la constante de rappel et d’autres caractéristiques du ressort à boudin. Il convient de noter que plus la longueur libre du ressort est grande, plus la course de la suspension est importante.
Il existe trois types de ressorts à boudin : les ressorts à pas égal (avec le même espacement entre les spires), les ressorts à pas inégal (avec un espacement différent) et les ressorts à pas non linéaire (avec des diamètres de spires différents).
Les ressorts à boudin à pas égal absorbent les chocs sur toute leur longueur. Ceux à pas inégal absorbent les chocs plus doucement à des pas plus étroits, tout en absorbant des chocs plus forts à des pas plus larges. Dans le cas de ceux à pas non linéaires, plus le diamètre de la bobine est grand, plus la réaction au choc est douce.
Les ressorts à boudin absorbent les chocs, mais il faut un certain temps avant que les vibrations soient réduites. Les amortisseurs, peuvent maîtriser les vibrations plus tôt grâce à leur fonction d’amortissement. De plus, ceux-ci peuvent être combinés à des ressorts à boudin.