Brevet FR2271454A1 — publié le 19751212

ITinvention a pour objet un dispositif élastique formant à la fois ressort et amortisseur de chocs à action progresive, notamment pour suspension de roues de véhScules..S'objectif est de réaliser un tel dlspositif élastique de façon particulièrement sinple et peu coûteuse et susceptible de convenir notamment à des véhicules automobiles légers tels que des véhicules conçus spécialement pour le service urbain. Des exemples de réalisation de ce dispositif élastique sont décrits ci-après et illustrés sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif adapté à la suspension indépendante d'une roue arrière de véhicule. --la figure 2 représente en élévation coupe le dispositif précédent en position sous tare du véhicule. - la figure 3 représente de façon similaire le dispositif en position d'écrasement dynamique maximum. - la figure 4 représente schématiquement une autre réalisation appliquée à la suspension indépendante drune roue avant de véhicule. - la figure 5 représente le dispositif précédent en élévation coupe et en position sous tare du véhicule. - la figure 6 montre en coupe une variante de réalisation du bloc élastique de suspension de ces dispositifs. - la figure 7 représente en élévation coupe une variante de la figure 5. tes dispositifs de suspension illustrés comprennent d'une manière générale deux éléments 1-2 pouvant coulisser télescopiquement l'un par rapport à 11 autre et reliés l'un à la caisse 3 du véhicule, l'autre a' un bras oscillant dela suspension de roue, et un bloc élastique de suspension 4 qui est comprimé entre ces deux éléments mobiles 1-2. Dans le cas de la figure 1, le bras de suspension 5 est orienté longitudinalement. il oscille autour d'un axe transversal 6 et il porte à son extrémité arrière la fusée 7 de la roue arrière 8. Dans le cas de la figure 4, le bras de suspension 9 est le bras supérieur du parallèlogPamme de suspension transversal articulé autour des axes longitudinaux 10, ce parallè logramme portant la roue avant 11 du véhicule.Dans les deux cas, l'élément mobile 1 du dispositif de suspension est relié en un point intermédiaire du bras de suspension 5 ou g par une articula tion élastique 12 ou 13 de type connu et comprenant un manchon de caoutchouc interposé entre l'axe et la douille de cette articulation. Dans le dispositif de suspension de roue arrière illustré sur les figures 1 à 3, 11 élément mobile 1 comprend un tube central de guidage 14 fixé à un plateau inférieur 15 relié au bras de suspension 5 par une tige 16 terminée par l'articulation élastique 12. L'élément mobile 2 comprend une partie tubulaire cylindrique 17 fixée à un plateau supérieur 18 et dans lequel pénètre l'extrémité supérieure du tube central 14. La partie tubulaire 17 est solidaire d'un fond 19 attaché à la paroi de la caisse 3 par un boulon 20 comprimant axialement deux rondelles intermédiaires 21-22 en élastomère cellulaire placées de part et d'autre de la paroi 3, ce qui forme une liaison souple empechant la transmission des vibrations à la caisse 3 et permettant un léger débattement angulaire de l'élément 2 par rapport à la caisse. l'extrémité du tube central 14 de ltélément 1 est guidée dans la partie tubulaire 17 de l'élément 2 par une bague de frottement 23 fixée à l'extrémité du tube 14 et portant contre la surface intérieure de la partie tubulaire 17 par une surface sphérique 231. Grâce à cette surface sphérique de la bague 23 et au jeu radial important ménagé entre le tube 14 et la partie 17, le mouvement relatif de coulissement de ces deux éléments peut se faire avec un certain débattement angulaire a permettant ài"élément mobile 1 de suivre le déplacement du point d'articulation 12 lors de l'oscillation du bras de suspension 5 (figure 3). la bague de frottement 23 peut être réalisée par exemple en matière plastique auto lubrifiante telle que du polyéthylène ou en caoutchouc relativement dur. le bloc élastique de suspension 4 est comprimé axialement entre les plateaux 15 et 18 des éléments 1 et 2. Ce bloc a la forme d'un manchon dont l'évidement cylindrique intérieur présente au repos un diamètre égal ou un peu inférieur au diamètre extérieur du tube central 14 de façon à l'enserrer étroitement. Ce bloc est en matériau élastomère cellulaire à taux de compression élastique élevé, tel que par exemple du polyuréthane cellulaire ayant une masse spécifique de l'ordre de 0,45 à 0,55 de façon à pouvoir supporter des déformations statiques allant jusqu'à 35 % de sa hauteur, sans fluage, et des déformations dynamiques en compression de l'ordre de 75 %, bien que dans 11 exemple représenté le bloc ne soit pas soumis en pratique à des déformations de cette intensité. Au fond de la partie tubulaire 17 de ltélément 2 est fixée une butée élastique amortisseur de fin de course 24, de préférence en élastomère cellulaire analogue à celui du bloc 4. Cette butée est engagée par 11 extrémité du tube central 14 pour limiter ltécra- sement du bloc élastique 4. le dispositif de suspension de roue avant illustré sur les figures 4 et 5 est dans son ensemble analogue à celui qui vient d'entre décrit, avec cette différence toutefois que l'élément télescopique de guidage 2 est constitué par une tige axiale 25 fixée à la caisse 3. Cette tige 25 pénètre dans le tube central 14 de l'élément I avec un jeu radial important et elle porte à son extrémité la bague de frottement 23 à surface sphérique glissant sur la surface interne du tube 14. Cet agencement permet encore un certain débattement angulaire entre les éléments 1 et 2 pendant leur mouvement de coulissement télescopique. il permet en outre de prolonger le bloc élastique 4 par une partie 41 pénètrant partiellement dans la partie tubulaire 17 et d'augmenter d'autant la surface de l'évidement cylindrique du bloc qui est susceptible de venir frotter contre le tube central 14 de l'élément 1. On a indiqué sur les figures 2 et 4 les principales positions de fonctionnement des dispositifs par des lignes joignant l'axe d'oscillation 6 ou 10 du bras de suspension à l'axe de l'articulation élastique 12 ou 13 skiant ce bras à ltélément 1. la position A du bras de suspension correspond à la position pendante de la roue, le bras reposant alors sur une butée élastique fixe 26. La longueur du bloc élastique 4 est établie pour correspondre au moins à l'écartement des plateaux 15 et 18 des éléments 1-2 du dispositif pour cette position A du bras de suspension. Lorsque cette longueur du bloc 4 est supérieure audit écartement, le bloc est alors précomprimé pour le montage. La position B du bras correspond à la position sous tare du véhicule pour laquelle le bloc 4 est comprimé davantage. La position G du bras correspond à la position sous charge statique maximum et la- position D à la position sous charge dynamique maximum. Au fur et à mesure que le bloc 4 est ainsi comprimé entre les plateaux 15 et 18 des éléments 1-2, il tend à resserrer son étreinte autour du tube central -14 de l'élément 1. il en résulte une augmentation du frottement entre le bloc 4 et le tube 14 qui est proportionnelle à la compression du bloc et, par conséquent, un effetd'amortissement du mouvement relatif des éléments i et 2 du dispositif. Get amortissemant par frottement vient s'ajouter à l'amortissement interne du bloc luimême déjà subsanciel du fait de sa constitution en élastomère à structure cellulaire et il évite la propagation des vibrations à l'intérieur du matériau cellulaire.L'ensemble du dispositif pré- sente ainsi une caractéristique de raideur progressive en fonction de la course et de lteffort qui lui est appliqué. Vers la fin de la course, cette raideur est encore accrue par l'effet de la butée élastique 24 lorsqu'elle est contactée et comprimée par ltextrémi- té supérieure du tube 14. Lors du retour du dispositif vers sa position d'équilibre statique, le frottement du bloc 4 sur le tube 14 freine la détente élastique du bloc produisant ce retour et assure un effet d'amor tassement similaire, mais inverse, du mouvement relatif des éléments 1-20 L'effet d'amortissement résultant du frottement du bloc 4 sur le tube 14 peut être dosé à la valeur désirée lors de l'éta- blissement du dispositif en donnant aux parties frottantes un état de surface convenable, en choisissant le serrage initial du bloc 4 sur le tube 14 et/ou en réglant le degré de -pré-compression imposé au bloc 4 lors du montage. On peut par exemple prévoir sur le tube 14 un revêtement présentant le coefficient de frottement désiré, par exemple un revetement en matière plastique telle que polyamide. L'effet d'amortissement du bloc 4 lui-même peut aussi être aménagé en agissant sur sa forme extérieure et notamment en prévoyant sur la surface extérieure de ce bloc des rainures 42 se refermant progressivement lors de la compression du bloc pour en augmenter la raideur. le bloc 4 peut être constitué en une seule pièce ou bien-par un empilage d'éléments. On peut par exemple utiliser des éléments de blocs s'emboitant partiellement les uns dans les autres comme illustré sur la figure 6. La figure 7 représente une variante de la figure 5, dans laquelle la partie tubulaire en métal 17, avec son plateau 18 et son fond ig, sont remplacées par un élément tubulaire élastique 27 prolongeant le bloc 4 lui-même constitué de deux éléments emboités. Cet élément 27 s'emboite sur la partie supérieure 41 de l'élément supérieur du bloc 4 et il présente un fond 28 serré sur la paroi 3 de la caisse au moyen d'écrous vissés sur la tige centrale 25. le fond 28 est renforcé par une armature 30 en dessous de laquelle se trouve une épaisseur de matière élastique 31 faisant office de butée pour l'extrémité du tube 14. On voit que l'élément élastique 27 prend appui sur l'épaulement 29 du bloc 4 et sur 11 extrémité de la partie 41 de façon à jouer le meme rôle-aue le plateau supérieur 18 des réalisations précédentes pour comprimer axialement le bloc 4. En outre, étant lui-m8me élastique, cet élément 27 est susceptible de se déformer en compression de sorte que, dans cette réalisation, la partie élastique du dispositif présente une longueur axiale accrue par rapport à celle du bloc 4 des dispositifs précédents. l'élément élastique 27 peut être réalisé en matériau élastomère cellulaire présentant une souplesse identique ou différente (par exemple plus raide) que celle du bloc 4. En variante, l'élément élastique 27 pourrait faire corps et être obtenu d'une seule pièce avec le bloc élastique 4. les dispositifs de suspension décrits permettent de conférer aux véhicules qui en sont équipés des caractéristiques de tenue de route, de confort et de silence tout à fait satisfaisantes et ceci dans un encombrement réduit qui aurait difficilement permis ltadoption de solutions classiques à ressorts métalliques et amor -tisseurs hydrauliques ou pneumatiques. Ges dispositifs de suspension sont de construction très simple et ils peuvent etre intégrés facilement aux diverses structures des véhicules. Ils sont plus filtrants et plus stables à long terme en ce qui concerne les bruits, les vibrations et les chocs. REVENDICATIONS 10/ Dispositif élastique formant ressort et amortisseur notamment pour suspension de roue de véhicule, du type comprenant deux éléments de guidage coulissant télescopiquement l'un dans l'autre, reliés l'un à la caisse vautre à un bras oscillant de suspension, et un organe élastique de suspension en élastomère comprimé entre deux parties mobiles de la suspension, dispositif caractérisé en ce que ltorgane élastique consiste en un bloc dtélastomère cellulaire à taux de compression élevé, en forme de manchon creux enserrant l'un des éléments de guidage de façon que le mouvement de compression et de détente du dispositif soit freiné à la fois par le frottement du bloc sur ltélément enserré et par l'amortissement interne dudit bloc. 20/ Dispositif selon 10 et dans lequel le bloc élastique de suspension enserre l'organe de guidage relié au bras ascillant de suspension. 3 / Dispositif selon 10 ou 20 et dans lequel les deux éléments télescopiques de guidage ménagent entre eux un jeu radial important, et ils sont guidés l'un dans ltautre par une bague de frottement à surface sphérique de façon à autoriser le coulissement de ces deux éléments avec un léger débattement angulaire. 40/ Dispositif selon 3Q et dans lequel la bague de frottement est fixée à l'extrémité de l'élément de guidage enserré par le bloc élastique de suspension, et elle frotte contre une surface intérieure tubulaire de l'autre élément de guidage. 50/ Dispositif selon 30 et dans lequel l'élément enserré par le bloc élastique est tubulaire et la bague de frottement est fixée à l'extrémité d'une tige solidaire de l'autre élément et pénétrant dans cet élément tubulaire. 60/ Dispositif selon l'une des revendicatiom 1 à 5 et dans lequel celui des éléments de guidage enserré par le bloc élastique est relié à la bielle de suspension par une articulation élastique à manchon de caoutchouc. 70/ Dispositif selon l'une des revendications de 1 à 6 et dans lequel l'autre élément de guidage est relié à la caisse par un dispositif de serrage comprenant des rondelles intermédiaires en élastomère cellulaire comprimées axialement. 80/ Dispositif selon l'une des revendications de 1 à 7 et comprenant une butée élastique amortisseur de fin de course, de préférence en élastomère cellulaire pour limiter la compression du bloc élastique de suspension. 90/ Dispositif selon l'une des revendications de 1 à 8 et dans lequel la surface frottante de ltélément de guidage en contact avec le bloc élastique est revetue de matière plastique telle que polyamide. 100/ Dispositif selon l'une des revendications de 1 à 9 et dans lequel le bloc élastique est constitué d'un empilage d'éléments élastiques s'emboitant partiellement les uns dans les autres. 110/ Dispositif selon lune des revendications de 1 à 10 et dans lequel le bloc élastique présente sur sa surface extérieure des rainures se refermant lorsque le bloc est comprimé.