Brevet FR2630513A1 — publié le 19891027

La présente invention concerne les ressorts à lames, et notamment ceux qui sont formés d'un matériau composite (matière plastique armée de fibres). Plus précisément, l'invention concerne la réalisation d'une semelle à l'ex- trémité d'un tel ressort. Lors du montage le plus courant d'un ressort à lame dans un véhicule à moteur ou une remorque, un ressort ayant une forme partiellement elliptique ou correspondant à une autre courbe se redresse sous l'action de forces crois- santes. Le montage d'une extrémité ayant une semelle est une solution à la variation de distance comprise entre les extrémités du ressort à lame lorsque la force appliquée au ressort change. Par exemple, une première extrémité du ressort peut être articulée à un emplacement fixe sur le châssis du véhicule alors que l'autre extrémité du ressort est en appui contre une surface de support et glisse sur celle-ci lorsque la force appliquée au ressort change. Le mouvement de glissement est aussi nécessaire entre les lames individuelles d'un ressort à plusieurs lames, lorsque le ressort fléchit, et, dans ce cas, les deux extrémités de certaines des lames du ressort peuvent nécessiter la pré- sence d'une semelle d'extrémité. Dans le cas des ressorts à lames formés d'acier, le mouvement de glissement s'effectue habituellement directe- ment à la surface d'une ou plusieurs lames. La résistance à l'abrasion des lames de ressorts d'acier suffit à cet effet. Dans le cas des ressorts à lames formés d'un maté- riau composite cependant, la résistance du matériau du ressort à l'abrasion n'est pas satisfaisante, surtout lorsque le ressort travaille en présence de saletés, par exemple dans le cas d'un véhicule à moteur. Il est donc souhaitable de disposer d'un ressort à lame d'un matériau composite ayant un élément d'un matériau convenable résis- tant à l'usure, à un emplacement auquel une usure du maté- riau du ressort par abrasion risque d'apparaître. On a déjà proposé des dispositifs permettant la fixation de structures formant des surfaces d'appui sur des supports à lames d'un matériau composite, par exemple comme décrit dans les demandes internationales publiées de brevet WO-87/06892 et W0-87/07226. Le but de ces dispositifs est d'éviter la nécessité du perçage de trous dans un ressort à lame d'un matériau composite pour le passage d'organes de fixation ou analogues, car le perçage d'un ressort à lame d'un matériau composite affecte de manière nuisible les propriétés du ressort. Cependant, les structures décrites sont relativement complexes et mettent en oeuvre plusieurs parties séparées. La présente invention a pour objet un procédé perfectionné de formation d'un ressort à lame d'un matériau composite, ayant une extrémité munie d'une semelle formant une surface d'appui. Selon l'invention, un ressort à lame a une partie d'extrémité munie d'un revêtement de matière plastique qui a été appliqué dans une opération de moulage par injection par réaction et qui s'ajuste mécaniquement à la configura- tion de l'extrémité du ressort afin que le revêtement y soit fermement maintenu, le revêtement de matière plastique formant une surface d'appui permettant le glissement. Bien que l'invention concerne en particulier les ressorts à lames formés d'un matériau composite, comme indiqué précédemment, on a constaté que, dans certaines circonstances, le montage d'une semelle selon l'invention pouvait être avantageux lorsque le ressort à lame est formé d'acier. Bien que l'abrasion ne pose pas habituellement de problème dans le cas des ressorts d'acier, la réduction de la résistance de frottement au glissement, due au montage d'une surface d'appui constituée d'un revêtement de matière plastique, peut améliorer les performances de la suspension du véhicule. Par rapport aux ensembles connus à semelle décrits précédemment, l'invention présente certains avantages importants. D'abord, le poids est réduit. En outre, le revêtement de matière plastique monté sur la partie d'ex- trémité du ressort empêche efficacement la pénétration de la saleté qui pourrait user la surface du matériau compo- site de l'extrémité du ressort. L'opération de moulage par injection par réaction assure un contact intime et élimine la possibilité de la corrosion par frottement, entre la matière plastique et l'extrémité du ressort. D'autres caractéristiques que peut donner le revête- ment de matière plastique sont décrites dans la description qui suit. Cependant, deux caractéristiques, constituant des avantages potentiels empêchant l'usure de la semelle du ressort, sont les suivantes. La surface d'appui de la matière plastique peut être formée avec un certain nombre de cavités pénétrant vers l'intérieur depuis la surface et destinées à jouer le rôle d'organes de retenue d'un lubrifiant. Ces cavités peuvent être des trous de petit diamètre formés perpendiculairement à la surface d'appui, les trous pouvant être réalisés par des organes de forme correspondante d'un moule ou d'une filière, utilisés pour l'opération de moulage par injection par réaction appliquant la matière plastique sur l'extré- mité du ressort. En outre, la matière plastique peut elle-même conte- nir des microcapsules de lubrifiant dispersées dans le matériau. Pendant l'utilisation, comme la matière plastique s'use lentement, ces microcapsules de lubrifiant sont écra- sées et libèrent le lubrifiant sur la surface d'appui. Le lubrifiant libéré est retenu par les cavités précitées au lieu de s'échapper de la surface d'appui. Une caractéristique importante des performances - satisfaisantes obtenues avec la semelle est que la matière plastique doit être retenue fermement sur la partie d'ex- trémité du ressort.-A cet effet, cette extrémité du ressort peut avoir une surface de clavetage avec laquelle la matière plastique est en contact par emboîtement, la sur- face de clavetage étant adjacente à la surface d'appui de la matière plastique. Pendant l'utilisation, la force appliquée à la surface d'appui de matière plastique assure l'enfoncement de la matière plastique en contact intime avec la surface de clavetage, et son emboitement afin qu'elle ne puisse pas se déplacer par-dessus. La surface de clavetage peut comporter un dessin de creux ou cavités formé à la surface de l'extrémité du res- sort, le dessin recouvrant de préférence une zone placée au moins sous la plus grande partie de la surface d'appui du revêtement de matière plastique, et de préférence sous toute cette surface. La surface d'appui de la matière plastique peut avoir une forme à courbure convexe en coupe transversale à la direction de glissement de la surface pendant l'utili- sation. L'avantage de cette disposition est le suivant. Il faut noter que, pour qu'une grande surface de contact d'appui soit obtenue, la surface qui est au contact de la surface d'appui formée par le revêtement de matière plas- tique est habituellement plate, en direction transversale à la direction de glissement, bien qu'elle puisse être cour- bée, sous forme d'une surface de came, dans la direction du mouvement de glissement. S'il existe un défaut d'alignement entre la partie d'extrémité du ressort et la partie avec laquelle elle coopère et si la surface d'appui formée à l'extrémité du ressort est elle-même plate, les forces exercées par les suspensions de véhicule sont suffisamment grandes pour qu'elles provoquent une torsion du ressort autour de son axe longitudinal central si bien que les surfaces plates sont en contact face contre face. Ce défaut d'alignement peut être dû aux tolérances de construction du véhicule et au mouvement de la suspension en cours d'utili- sation, par exemple lors du roulis du véhicule dans un virage. Des ressorts à lames d'un matériau composite ont habituellement une section relativement épaisse, si bien que cette torsion introduit des forces élevées de cisail- lement dans le ressort. Cinq degrés de torsion dans le ressort suffisent pour donner un problème potentiel, deux degrés de torsion résultant de l'imprécision à la construc- tion'du véhicule et trois autres degrés provenant du roulis du véhicule dans un virage. Cependant, dans le cas o la surface d'appui a une forme de courbure convexe en coupe, dans un véhicule neuf, le contact entre la surface d'appui du revêtement de ma- tière plastique et la partie placée à son contact s'effec- tue sur une petite zone. Le ressort ne subit pas une tor- sion. Une usure relativement rapide apparait jusqu'à ce que la surface d'appui du revêtement de matière plastique forme une région aplatie avec une attitude assurant la compensa- tion des défauts d'alignement entre le ressort et le véhi- cule. Après l'usure initiale rapide, une durée de vie rela- tivement accrue peut être prévue pour le ressort car celui- - ci n'est pas soumis à des forces élevées dues à sa torsion. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation latérale d'un mode de réalisation de ressort à semelle d'extrémité selon l'inven- tion; la figure 2 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 1; la figure 3 est une élévation analogue à la figure 1 d'un autre mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est une vue en plan de l'extrémité du ressort de la figure 4; la figure 5 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 3; - la figure 6 est une coupe d'un autre mode de réali- sation de l'invention, suivant la ligne B-B de la figure 7; la figure 7 est une vue en plan de l'extrémité du ressort de la figure 6; la figure 8 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 6; et la figure 8A est un schéma utile pour la description de l'invention. On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 des dessins 26305s13 qui représentent une partie 10 d'extrémité d'un ressort à lame formé d'un matériau composite (matière plastique armée de fibres). La partie 10 est totalement entourée par un revêtement 11 de matière plastique qui a une surface 12 d'appui tournée vers le haut et destinée à être en contact glissant avec, par exemple, une partie convenable de la structure d'un véhicule. ou, dans le cas d'un ensemble formé de plusieurs ressorts individuels à lames, un autre ressort à lame. Le revêtement 11 de matière plastique est appliqué sur la partie 10 d'extrémité par une opération de moulage par injection par réaction. Elle comprend la disposition de la partie d'extrémité du ressort dans un moule convenable ayant des parties séparables et dont la configuration interne est telle qu'elle donne à la matière plastique la forme externe nécessaire. A l'endroit o l'extrémité du ressort pénètre dans le moule, celui-ci a un organe destiné à empêcher la sortie de la matière plastique pendant l'opé- ration de moulage par injection par réaction lorsque la matière plastique est introduite. Cet organe du moule pro- voque la formation d'une partie 14 d'épaisseur réduite de matière plastique, suivie d'une bande plus épaisse 13 entourant le ressort et empêchant toute possibilité de pénétration de saletés entre la matière plastique et le ressort. Il faut en outre noter que, à proximité de l'extré- mité libre, la partie d'extrémité du ressort a une cavité dans laquelle pénètre la matière plastique afin qu'un emboîtement mécanique robuste assure le maintien de la matière plastique sur le ressort. La matière plastique elle-même a une partie 16 d'extrémité en forme de crochet qui peut coopé-er avec une butée de rebond lors de l'utili- sation sur un véhicule. La matière plastique peut avoir d'autres organes destinés à coopérer avec d'autres élé- ments, par exemple afin que les ressorts à lames soient maintenus sous forme alignée les uns par rapport aux autres dans un ensemble comprenant plusieurs ressorts à lames. On se réfère maintenant aux figures 3, 4 et 5; elles représentent une extrémité à semelle qui est essen- tiellement la même que sur les figures 1 et 2 et qu'on ne décrit donc pas en détail. Cependant, dans ce cas, la matière plastique comporte, à sa surface d'appui 20, un dessin de cavité sous forme de courts trous pénétrant dans la matière-plastique, perpendiculairement à la surface. Ces trous sont formés par disposition d'une matrice de picots ou analogue dans le moule. En outre, la matière plastique peut contenir des microcapsules 22 de lubrifiant, disper- sées à l'intérieur. Lors de l'utilisation, toute usure de la matière plastique au niveau de la surface d'appui 20 provoque la rupture des microcapsules de lubrifiant, et ce lubrifiant se disperse sur la surface 20 et pénètre dans les cavités 21. De cette manière, la lubrification de la surface 20 est assurée à l'endroit o elle glisse contre un autre élément, par exemple une partie d'un châssis de véhicule. On se réfère maintenant aux figures 6, 7 et 8; elles représentent un autre mode de réalisation de semelle de ressort qui est encore analogue de façon générale aux modes de réalisation précédents. Ainsi, une partie 30 d'ex- trémité de ressort a un revêtement 31 de matière plastique, celui-ci ayant une surface d'appui 32. Le revêtement de matière plastique est appliqué sur la partie d'extrémité du ressort par une opération de moulage par injection par réaction, et comporte une borne 33 d'étanchéité, comme décrit précédemment. Cependant, dans ce mode de réalisation, la partie d'extrémité de ressort comporte, à sa surface 34 qui se trouve au-dessous de la surface d'appui 32, un dessin de cavités ou creux 35 afin que la surface 34 joue le rôle d'une surface de clavetage. Les cavités 35 comprennent en réalité une grille formée de gorges sécantes comme repré- senté sous forme superposée sur la figure 7, et elles sont placées au-dessous de toute la surface d'appui 32 pratique- ment. L'autre face de la partie d'extrémité du ressort a une autre surface de clavetage comprenant une grille ana- logue de gorges sécantes 36. Pendant l'application de la matière plastique sur l'extrémité du ressort par l'opération de moulage par injection par réaction, la matière plastique pénètre dans les gorges 35 et 36 et assure un emboîtement mécanique efficace entre l'extrémité du ressort et la matière plas- tique, si bien que cette dernière est fermement retenue sur l'extrémité du ressort malgré les forces qui lui sont appliquées pendant l'utilisation. En particulier, les forces appliquées à la surface d'appui 32 assurent l'appli- cation de la matière plastique dans les gorges 35 si bien que la matière plastique n'a pas tendance à sortir de l'ex- trémité du ressort. La surface d'appui 32 de matière plastique peut avoir un dessin de cavités destiné à retenir un lubrifiant, comme dans le mode de réalisation des figures 3 à 5. Les figures 6 et 8 indiquent aussi, par les traits interrompus 37, la possibilité de la formation initiale de la surface d'appui de la matière plastique avec une cour- bure convexe en coupe transversale à la direction de glis- sement à la surface d'appui lors de l'utilisation. Lors de la mise en service, dans l'hypothèse o la partie avec laquelle la surface d'appui est en coopération est plate en courbe transversale, une usure initiale rapide provoque la formation d'une surface plate dans la matière plastique recouvrant le ressort. En cas de défaut d'alignement entre le ressort et ladite partie, une surface plate se forme comme représenté de manière exagérée par la référence 37A ou 37B sur la figure 8A. Dans tous les cas, aucune force de torsion n'est appliquée au ressort. Une matière plastique qui convient pour la formation d'une surface d'appui résistant à l'usure et qui, lors- qu'elle est appliquée par une opération de moulage par injection par réaction, reste fermement retenue sur la partie d'extrémité du ressort, est un un matériau sous forme d'un copolymère du type d'un "Nylon" de type conye- nable. Un matériau convenable de charge est destiné à donner à la matière plastique des propriétés convenables de support. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux ressorts à lames qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ressort à lame, caractérisé en ce qu'il comporte une partie d'extrémité (10, 30) ayant un revêtement (11, 31) d'une matière plastique qui a été appliqué par une opération de moulage par injection par réaction et qui coopère mécaniquement avec la configuration de l'extrémité du ressort afin qu'il y soit fermement maintenu, le revête- ment de matière plastique formant une surface d'appui (12, , 32, 37) permettant un mouvement de glissement. 2. Ressort à lame selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le ressort est formé d'un matériau composite. 3. Ressort à lame selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface d'appui (20) a un certain nombre de cavités (21) pénétrant dans la matière plastique depuis sa surface. 4. Ressort à lame selon la revendication 3, caracté- risé en ce que les cavités (20) sont des trous de petit diamètre qui sont perpendiculaires à la surface d'appui. 5. Ressort à lame selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la matière plastique contient des microcapsules d'un lubrifiant (22) dispersées dans la matière. 6. Ressort à lame selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité du ressort a une surface de clavetage (35) avec laquelle la matière plastique est en contact et dans laquelle elle s'emboîte afin qu'elle assure le maintien de la matière plastique, la surface de clavetage étant adjacente à la surface d'appui de la matière plastique. 7. Ressort à lame selon la revendication 6, caracté- risé en ce que la surface de clavetage (35) comporte un dessin de cavités placé au-dessous de la plus grande partie au moins de la surface d'appui. 8. Ressort à lame selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la surface d'appui (37) a une forme à courbure convexe en coupe il transversale à la direction de glissement au niveau de la surface, pendant l'utilisation.