Ressorts plats et rondelles élastiques : la famille non hélicoïdale

Tout ce qui fait ressort n’est pas enroulé en hélice. Lames, rondelles coniques, joncs et spiraux couvrent des besoins que les ressorts mécaniques classiques ne savent pas satisfaire : très forte charge sur très faible course, rattrapage de jeu, retenue axiale, réserve d’énergie compacte.

Passer la famille en revue

• Lame ou ressort plat. Un feuillard d’acier travaillant en flexion. On le retrouve en contact électrique (lames de pile, connecteurs), en clip de maintien, en cliquet de mécanisme et, à grande échelle, en lame de suspension de remorque ou d’utilitaire. Sa force dépend de l’épaisseur au cube et de la longueur libre : raccourcir une lame de 20 % la durcit considérablement.
• Rondelle Belleville. Une rondelle conique qui s’aplatit sous charge. C’est le ressort le plus dense qui existe : plusieurs milliers de newtons sur une course de quelques dixièmes de millimètre, dans l’épaisseur d’une rondelle ordinaire. Norme de référence : DIN 2093.
• Rondelle ondulée (wave washer). Un anneau plat gondolé en deux à quatre vagues. Charge faible, course faible : elle ne sert pas à serrer mais à rattraper un jeu — précharge de roulement, suppression d’un claquement, compensation de dilatation. Norme : DIN 137, qui couvre les rondelles élastiques ondulées et cintrées.
• Rondelle éventail et rondelle Grower. Destinées au freinage de vis. La Grower est la rondelle fendue à becs (DIN 127), l’éventail est dentée sur sa périphérie. À noter : leur efficacité anti-desserrage sous vibration est contestée — les essais de vibration transversale montrent qu’elles retiennent mal un assemblage qui se desserre, et l’on préfère aujourd’hui un frein filet chimique, une rondelle-contact dentée bien serrée ou un écrou autofreiné.
• Jonc et circlip. Anneau élastique ouvert qui se loge dans une gorge pour retenir axialement une pièce. DIN 471 pour les circlips extérieurs (sur arbre), DIN 472 pour les circlips intérieurs (dans un alésage). Ils se posent à la pince à circlips, jamais au tournevis : un jonc trop ouvert ne retient plus rien.
• Ressort spiral. Un feuillard enroulé à plat dans un plan, comme un barillet d’horloge. On l’emploie dès qu’il faut stocker plusieurs tours de rotation dans un faible encombrement : enrouleur de tuyau, enrouleur de câble, rappel de store, mécanisme d’horlogerie.

L’empilage des rondelles Belleville

C’est le vrai savoir-faire de la famille, et il tient en une règle : on empile en série pour gagner de la course, en parallèle pour gagner de la charge.

Exemple chiffré. Partons d’une rondelle qui développe 2 000 N pour 0,5 mm d’écrasement.

• 4 en parallèle (même sens) : environ 8 000 N théoriques pour 0,5 mm de course. En pratique, le frottement entre faces en contact fait perdre de l’ordre de 5 à 10 % par interface ajoutée : comptez plutôt 6 800 à 7 500 N réels. Ce frottement crée aussi une hystérésis — la charge au retour est plus faible qu’à la montée — ce qui amortit les vibrations, parfois recherché.
• 4 en série (tête-bêche) : toujours 2 000 N, mais 2 mm de course. Aucune perte par frottement, puisque les rondelles ne se touchent que par leurs arêtes.
• 2 paquets de 2 en parallèle, montés en série : environ 3 800 N pour 1 mm de course. C’est le compromis habituel.

Deux précautions : un empilage long devient instable et flambe — au-delà d’une hauteur totale de l’ordre de trois fois le diamètre extérieur, il faut le guider par un axe ou un manchon. Et le sens des rondelles doit être vérifié avant serrage : une seule rondelle retournée dans un paquet parallèle divise la charge du montage.

Les cotes à relever

1. Diamètre extérieur (De) au pied à coulisse, rondelle posée à plat.
2. Diamètre intérieur (Di) : il doit laisser passer la vis ou l’axe avec un jeu franc, sans coincer quand la rondelle s’aplatit.
3. Épaisseur du métal (t), mesurée sur la tranche et non sur la hauteur.
4. Hauteur libre (H0) : hauteur totale de la rondelle conique au repos. La course disponible vaut H0 − t.
5. Sens et nombre de rondelles du montage d’origine, notés avant démontage — c’est l’information la plus souvent perdue.

Pour un jonc ou un circlip, relevez plutôt le diamètre de l’arbre ou de l’alésage : les circlips sont désignés par cette cote (un circlip « 25 DIN 471 » se monte sur un arbre de 25 mm), et non par leur propre diamètre au repos. Pour une lame, relevez épaisseur, largeur, longueur libre et entraxe des perçages. La méthode générale de relevé est détaillée dans comment mesurer un ressort.

Matière et achat au détail

Ces pièces se vendent presque toujours par lot ou en coffret assorti, rarement à l’unité. Pour les rondelles Belleville et les circlips, les coffrets multi-diamètres sont le meilleur rapport utilité/prix dès qu’on répare régulièrement : la même logique que pour un assortiment de ressorts hélicoïdaux s’applique — préférez plusieurs exemplaires par dimension plutôt qu’un catalogue de tailles uniques.

Côté matière, l’acier ressort phosphaté ou zingué couvre l’usage courant ; l’inox 301, 302 ou 316 s’impose en milieu humide, alimentaire ou marin ; le bronze au béryllium et le laiton se rencontrent sur les lames de contact électrique, pour leur conductivité. Le choix de la nuance est développé dans notre guide de l’acier à ressort.

Dernier point pratique : une rondelle Belleville qui a déjà été écrasée à plat de façon répétée peut avoir perdu de la hauteur libre. Si vous rouvrez un assemblage précontraint, mesurez H0 avant de remonter ; en dessous de la cote catalogue, remplacez tout le paquet, jamais une rondelle isolée.

Pour les rondelles et lames en atelier, voir aussi l’assortiment de ressorts et le choix de matière dans l’acier à ressort. Vue d’ensemble : ressorts mécaniques et tous les guides.