Brevet FR2268659A1 — publié le 19751121

La présente invention a trait à un dispositif d'attache élastique d'amortisseur pour suspension de véhicule automobile. Dans les dispositifs existants, les amortisseurs hydrauliques du type télescopique sont fixés d'un cSté au bras de suspension et de l'autre c8té au cassis de la voiture, par l'inter- médiaire de tampons élastiquesF Ceux-ci ont pour but d'empêcher les chocs et vibrations en provenance de la route de se transmettre à la caisse elle-meme. Ils doivent par conséquent remplir un double roule - de filtre, et pour ce faire présenter une faible rigidité pour les mouvements vibratoires autour de la position d'équilibre, - de butée élastique, dans le cas de chocs brutaux, qui doivent btre alors encaissés grace à une rigidité plus importante. I1 est par ailleurs souhaitable que la transition entre ces deux fonctions se fasse de façon continue par une progression constante afin de diminuer le bruit causé par la prise de contact avec la butée. On connaît déjà des blocs cylindriques de caoutchouc remplissant la fonction filtre ci-dessus, qui sont liés, par adhésion ou liaison mécanique, d'une part à la caisse du véhicule par leur périphérie, d'autre part à la tige de l'amortisseur par leur partie centrale et travaillent par conséquent au cisaillement pour avoir une grande flexibilité (voir figure 2). Cependant, cette solution résiste souvent mal sur le plan de I'endurance, sauf à sur-dimensionner de façon onéreuse le bloc de caoutchouc. On utilise également parfois un montage comprenant des éléments cylindriques en élastomère, éventuellement cellulaire, traversés par la tige de l'amortisseur et précontrainte entre deux coupelles qui sont solidaires de cette dernière et séparés par une partie de la carrosserie, sur laquelle ils sont comprimes suivant le sens du mouvement sollicitant l'amortisseur. Dans ce cas, la fonction butée est assurée par des bossages en caoutchouc solidaires des coupelles et qui entrent en contact avec la partie de la carrosserie séparant les éléments en élastomère ci-dessus, lorsque l'amplitude du choc est trop grande (voir figure 3). Cette deuxième réalisation, plus résistante que la précédente, réalise cependant mal la progressivité requise pour un bon accomplissement de la fonction filtre explicitée plus haut. La présente invention due à la collaboration de M. Gérard GALLAS, pallie les inconvénients ci-dessus et propose une réalisation d'attache élastique d'amortisseurs répondant aux conditions de filtration des vibrations et de résistance aux chocs caractéristiques d'une suspension de qualité. Elle met en oeuvre une pafre d'attaches en élastomère ayant la forme de calottes sphériques, comprises entre deux coupelles de forme particulière, et comportant en son sommet une partie évidée tandis que la partie inférieure est pleine à l'exception du passage de la tige de l'amortisseur. L'invention sera décrite au regard des figures ci-jointes données à titre d'exemple non limitatif et qui décrivent successi vement - figure 1 : la courbe d'attache théorique d'une bonne attache élastique d'amortisseur, - figures 2 et 3 : deux exemples de l'art antérieur, - figure 4 : une attache selon l'invention, - figure 5 s un montage utilisant une paire d'attaches selon l'in- vention. Considérons tout d'abord la courbe de la figure 1 de la déformation idéale des blocs en fonction de l'effort subi. Nous distinguons trois parties - la partie A, qui correspond à la fonction filtre et implique une faible raideur au voisinage de ltorigine, qui permet une bonne élimination des vibrations de hautes fréquences et de faible amplitude. - la partie B, correspondant à la zone de transition avant l'atta que de la butée. - la partie C, représentant l'écrasement de la butée lors d'un choc brutal, et qui évite le contact entre la tige de l'amor- tisseur et la caisse du véhicule. L'attache élastique qui va être décrite intègre ces différentes fonctions. En nous reportant à la figure 4, on voit qu'elle est essentiellement constituée d'une calotte sphérique 5 comportant une partie supérieure évidée 1 et une partie inférieure pleine 2. Chaque calotte sphérique 5 est précontrainte entre deux coupelles 3 et 4 métalliques, d'une quantité Ho - H, Ho représentant la hauteur de la partie 1 au repos à l'état libre et H, sa position de repos lorsqu'elle est montée sur le véhicule. La partie 1 est dtépaisseur croissante, progressivement du sommet vers la base de la calotte sphérique. Lors d'un effort axial, elle se déforme en flexion et en raison de sa faible épaisseur la réaction à la déformation est faible et assure la grande flexibilité recherchée pour l'absorbtion des vibrations. Afin de résoudre le problème de la résistance en endurance demandé, on choisit un rayon de courbure déterminé expérimentalement, dimensionné de telle manière que, lors de l'écrasement de la partie 1 sous un choc, sa partie extérieure roule sur la face plane inférieure de la coupelle d'appui supérieure 3, au lieu de glisser, ce qui se produirait dans le cas contraire et engendrerait une usure importante de ladite partie 1. Cette usure se présente sous forme d'un anneau situé sur la surface de la calotte sphérique et concentrique à celle-ci. Par retouches successives du moule de fabrication, on détermine expérimentalement le rayon de courbure idéal de la calotte permettant la disparition de cet anneau lors d'un essai d'endurance. Ce rayon peut d'ailleurs être variable le long du profil de la calotte, la forme de cette dernière s'éloignant alors de la sphère parfaite. Cette forme, voisine de celle d'une sphère et l'effet de roulement sans glissement obtenu est d'autre part caractérisée par un très faible rappel élastique lors des mouvements angulaires éventuels de la tige de l'amortisseur. Une raideur c8nique la plus faible possible,mal réalisée avec les dispositifs antérieurs des figures 2 et 3, est généralement recherchée pour les attaches d'amortisseur en raison du caractère parasite qutelle présente dans les débattements de la suspension du véhicule. La cavité 6 située dans la partie 1 de la calotte sphérique a une hauteur en position précontrainte qui représente la garde à la butée ou la zone dans laquelle l'attache fonctionnera en tant que filtre et détermine l'amplitude dynamique du mouvement qui est autorisée avant contact de la partie évidée t avec la partie massive 2 de la pièce assurant le rôle de butée. Ceci représente l'un des paramètres sur lequel on peut par conséquent agir lorsque l'on désire adapter l'attache élastique selon l'invention à un véhicule donné, représentant une charge par amortisseur déterminés Comme cela a été dit plus haut, il est souhaitable que 1'é- crasement de la partie massive 2 soit progressif afin que l'attache ne passe pas sans transition de sa fonction filtre à sa fonction butée. Afin de durcir progressivement ladite partie 2 au fur et à mesure de son écrasement, on la fait reposer sur une coupelle 4 aux bords 9 relevés selon un angle déterminé expérimentalement de la façon suivante On soumet la partie 2 élastique à l'action d'une compression telle que le diamètre extérieur de sa base augmente ; puisque le volume total du caoutchouc demeure constant sous l'effort, la résistance des bords de la coupelle limitera de façon progressive cette expansion et ce d'autant plus quelle sera à un stade avancé de son développement et procurera de ce fait le type de raidissement recherché. Ainsi, plus les bords de la coupelle seront relevés, plus le raidissement de la courbe sera rapide et plus le "Mur" se rapprochera de l'origine de la quantité souhaitée. Nous voyons par conséquent que la courbe de la figure 1 qui doit ttre reflétée par les attaches selon la présente invention, est une fonction de - la précontrainte Ho - H, - l'épaisseur de la partie 1 en caoutchouc, - la hauteur 4 de la cavité 6, - le diamètre extérieur de la partie massive 2, - la forme des parois de la coupelle 4, - le rayon de courbure du profil extérieur de la partie 2 qui détermine l'effet de roulement au lieu de l'effet de glissement. Des attaches calculées selon ces paramètres, en fonction des contraintes imposées par un véhicule de type donné, sont montées comme représenté à la figure 5. On y voit la partie de la caisse 7 sur laquelle on fixe l'amortisseur considéré par sa tige8. L'utilisation de deux attaches 5 est faite de la façon suivante On introduit à la partie supérieure de la tige 8 de 1'amor- tisseur une première coupelle 3, puis une attache 5 de telle façon que sa partie évidée t soit en contact avec la coupelle 3, enfin la coupelle 4 dont les bords inclinés 9 coiffent la partie pleine 2 de l'attache. Ces trois éléments résentent un évidement central permettant l'introduction de l'extrémité de la tige de l'amortisseur. Celle-ci est alors engagée dans l'ouverture de fixation de la caisse 7 et on y dispose de nouveau une coupelle 4 dont les bords sont orientés vers une deuxième attache 5 que l'on met partie 2 face à la coupelle 4, puis une coupelle 3 aux bords relevés vers le haut. Tous ces éléments sont solidarisés de façon connue, par exemple au moyen d'un écrou vissé sur un filetage ménagé sur l'ex- trémité supérieure de la tige 8 de l'amortisseur. REVENDICATI ONS I - Dispositif d'attache élastique d'amortisseur pour suspension de véhicules automobiles, caractérisé par le fait quelle est constituée d'une paire de blocs en élastomère ayant la forme de calottes sphériques dont le sommet constitue une partie supérieure comportant un évidemment central tandis que la partie inférieure est pleine à l'exception d'un passage central pour la tête de la tige de l'amortisseur, ces calottes sphériques étant précontraintes en permanence entre deux paires de coupelles dont les extrémités forment des rebords. II - Dispositif d'attache élastique d'amortisseur selon la reven dication I, caractérisé en ce que la courbure de la calotte sphérique est déterminée expérimentalement de telle façon que, sous l'effet d'une compression entre les deux coupelles, la surface de la partie supérieure évidée de la calotte roule sous la coupelle avec laquelle elle est en contact et qu'elle possède de plus une très faible capacité de rappel lors des débattements angulaires de la tige de l'amortisseur. III - Dispositif d'attache élastique d'amortisseur selon les revendications I et II, caractérisé en ce que les parois de la partie supérieure de la calotte sphérique s'épaississent progressivement de sommet vers la partie inférieure, leur hauteur étant déterminée par la charge que doit supporter l'amortisseur correspondant et le filtrage des vibrations que l'on veut obtenir. IV - Dispositif d'attache élastique d'amortisseur selon les revendications I à III caractérisé en ce que la coupelle supportant la partie inférieure pleine de la calotte sphé rique se termine par des rebords relevés destinés à limiter de façon progressive ltexpansion de l'élastomère constituant la partie inférieure pleine de la calotte sphérique sous l'action d'un choc subit par l'amortisseur, l'angle des bords avec le fond de la coupelle étant proportionnel à la progressivité attendue dans la limitation de l'expansion de l'élastomère, c'est-à-dire à la progression du raidissement recherché.