Brevet FR2630375A1 — publié le 19891027

Roulement de butée de suspension pour véhicule et son procédé d'assemblage. L'invention concerne les roulements de butée de suspension. Ce type de roulement, couramment utilisé dans les dispositifs de suspension de roues directrices de véhicules automobiles, est généralement logé entre deux coupelles: - une coupelle supérieure fixe solidaire du corps du véhicule (carrosserie) par l'intermédiaire d'un bloc de caoutchouc amortisseur, une coupelle inférieure, mobile en rotation, sur laquelle vient aussi en appui l'extrémité supérieure du ressort de suspension entourant l'amortisseur, l'extrémité inférieure de ce ressort venant porter sur une autre coupelle solidaire du cylindre d'amortisseur. Ce roulement de butée de suspension, que l'on désignera dans ce qui suit par butée de suspension, a donc pour fonctions: - de transmettre les efforts axiaux et radiaux 263037.5 résultant de la compression du ressort, et - d'autoriser en même temps une rotation pratiquement sans frottement entre le ressort et le corps du véhicule, ce mouvement de rotation du ressort se produisant lors du braquage des roues directrices et dans une proportion moindre lors des variations de compression du ressort par un effet d'enroulement des spires. Le type de roulement généralement utilisé pour cette application est un roulement comportant deux bagues en t8le, des billes, une cage, un moyen de liaison axiale entre les bagues, et des moyens d'étanchéité afin de protéger l'intérieur du roulement contre les projections d'eau fréquentes dans cette zone du véhicule. On connaît déjà, d'après le document FR-A-2 389 036, une butée du type Mc PHERSON à bagues en tôle, dont la cage assure une triple fonction, à savoir: - la séparation des billes, - l'étanchéité, et - la retenue axiale des bagues afin d'obtenir un ensemble indémontable lors de la manipulation du roulement. L'inconvénient principal de ce type de roulement réside dans le fait que rien n'est prévu sur la butée en vue de sa liaison axiale avec la coupelle inférieure. D'autre part, il utilise un type de cage- clip monobloc qui suppose des formes de bagues relativement simples avec des bords sensiblement plans et parallèles du côté du clipsage. Un tel type de cage-clip n'est donc pas utilisable dans le cas o il y a un recouvrement axial partiel de l'une des bagues par rapport à l'autre. Or, sur les butées de suspension Mc PHERSON en tôle, on utilise très souvent, pour des raisons de rigidification des bagues et de protection de l'intérieur du roulement contre l'eau de ruissellement, un emboîtement radial et un recouvrement axial de la bague inférieure par un rebord rabattu de la bague supérieure. Par ailleurs, on connaît, d'après le document FR-A-2 591 177, un roulement à double rangée d'éléments roulants et à double bague intérieure, comportant une cage cylindrique commune pour ces éléments roulants,- et un manchon cylindrique de solidarisation des deux bagues intérieures, dans lequel la cage et le manchon sont réalisés en une seule pièce et réunis par des parties de liaison présentant des zones affaiblies en vue de leur rupture, ce qui permet de réduire le nombre de pièces et de faciliter les manipulations d'assemblage, la rupture de ces zones et la séparation de la bague du manchon étant obtenues automatiquement lors du montage par poussée axiale sur les bagues intérieures à la faveur d'une dissymétrie de l'ensemble et d'une bonne résistance des deux éléments cylindriques à la compression axiale. Une telle technique n'est par contre pas utilisable avec une cage sensiblement plane qui est dotée de ce fait d'une grande élasticité dans le sens axial. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents en réalisant un roulement de butée de suspension qui assure en même temps: la liaison axiale à la fois entre les bagues de la butée et entre la butée assemblée et la coupelle inférieure, afin de faciliter la manipulation de l'ensemble chez le constructeur pendant les opérations de montage du système de suspension sur la carrosserie, et - une protection renforcée de la butée contre les projections d'eau, et ceci d'une manière particulièrement économique et applicable à des butées comportant un recouvrement axial de la bague inférieure par la bague supérieure. Pour cela, l'invention utilise tout d'abord un manchon d'assemblage sensiblement cylindrique, destiné à venir s'introduire dans le passage central à l'intérieur de l'ensemble des deux bagues, ce manchon comportant à la fois un premier bourrelet annulaire de retenue de la bague supérieure, un deuxième bourrelet annulaire de retenue de la bague inférieure, et un troisième bourrelet ou rebord annulaire de retenue de l'ensemble sur la coupelle inférieure. Ce manchon comporte de préférence un bord supérieur venant en appui sur l'intérieur de la coupelle supérieure afin de constituer une protection supplémentaire contre les infiltrations d'eau. Le manchon comporte également, de préférence, entre le deuxième et le troisième bossage, une lèvre mince venant s'appuyer sur l'intérieur de la coupelle inférieure pour éviter les remontées d'eau vers le logement du roulement. Le roulement comporte en outre une cage de forme initiale sensiblement plane, comportant de préférence sur sa périphérie une lèvre mince d'appui contre la bague supérieure pour assurer également une protection contre les remontées d'eau à la périphérie. La bague supérieure comporte de préférence une forme emboîtant radialement et recouvrant axialement la bague inférieure, au moins du côté intérieur. La cage, initialement sensiblement plane et -le manchon de liaison sensiblement cylindrique, sont en matière plastique moulée d'une seule pièce en étant réunis par des parties de -liaison situées entre 5. l'intérieur de la cage et l'extérieur du deuxième bossage et présentant des zones affaiblies en vue de leur rupture. Cette rupture, qui provoque la séparation de la cage et du manchon, est obtenue automatiquement lors de l'assemblage du roulement par cisaillement entre le bord intérieur de la bague supérieure logée entre le premier bourrelet et la base du deuxième bourrelet, et le bord intérieur de la bague inférieure au moment o il franchit le sommet du deuxième bourrelet, ce cisaillement provoquant en même temps l'accrochage de la bague inférieure au-dessus du second bourrelet et la déformation élastique conique de la cage initialement sensiblement plane contribuant à l'appui élastique de la lèvre extérieure de la cage contre le bord extérieur de la bague supérieure. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une coupe axiale de l'ensemble de la tête de suspension; la figure 2 est une vue de dessus de l'ensemble manchon-cage; - la figure 3 est une coupe axiale partielle plus grande échelle de cet ensemble sous sa forme initiale; les figures 4, 5, 6 et 7 représentent en coupe axiale partielle 1les phases successives de l'assemblage du roulement; les figures 8, 9 et 10 représentent également en coupe axiale partielle les phases successives du montage du roulement sur la coupelle inférieure et sur la coupelle supérieure; la figure 11 est une vue extérieure en élévation d'une variante de réalisation. On voit sur la figure 1 le cylindre d'amortisseur 1, dont la tige 2 vient se fixer sur la carrosserie 3 par l'intermédiaire d'une pièce extérieure 4, soudée sur la carrosserie 3, d'une pièce intérieure 5 sur laquelle vient se monter l'extrémité de la tige 2 au moyen d'un écrou 6, et d'un bloc de caoutchouc 7 adhérisé entre les deux pièces concentriques 4 et 5. En outre, dans ce bloc de caoutchouc est également noyée l'extrémité supérieure de la coupelle supérieure 8 servant d'appui pour le roulement de butée 9 dont on verra le détail par la suite. On voit également le ressort de suspension 10 dont l'extrémité supérieure s'appuie sur la coupelle inférieure 11 qui à son tour s'appuie également sur le roulement de butée 9. L'ensemble 4-5-7-8 est donc fixé d'avance sur le véhicule, et le reste de la suspension est ensuite introduit par la partie inférieure et assemblé. par l'écrou 6 au moment de la mise en place de la suspension. La butée de suspension 9, proprement dite, comprend une bague supérieure 12 et une bague inférieure 13 en t8le entre lesquelles sont logées des billes 14. L'ensemble des deux bagues 12 et 13 est réuni par un manchon de liaison 15 visible plus en détail sur la figure 3. Ce manchon 15, de préférence en matière plastique moulée, est de forme générale cylindrique et est destiné à venir s'introduire dans l'orifice central de l'ensemble des deux bagues 12 et 13. Il comporte en particulier un premier bourrelet 16 d'un diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur de la bague supérieure 12, pour permettre- le montage à force, par compression radiale du manchon 15, du bord intérieur 17 de la bague supérieure 12 (voir en particulier les figures 4 et 8). Ce manchon 15 comporte d'autre part un deuxième bourrelet annulaire 18 d'un diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur de la bague inférieure 13 pour permettre également le montage à force du bord intérieur- 19 de la bague inférieure 13 et assurer ensuite la retenue de ce bord (voir en particulier les figures 6, 7 et 8). En même temps, la base de ce deuxième bourrelet 18 sert de butée pour le bord intérieur 17 de la bague supérieure 12. Enfin, le manchon 15 comporte également un troisième bourrelet ou bord inférieur 20 d'un diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur de la coupelle inférieure 11, comme représenté en particulier sur les figures-8, 9 et 10, de manière à assurer le montage à force et la retenue avec jeu du bord intérieur 21 de la coupelle inférieure 11. Entre les bourrelets 18 et 20 est de préférence prévue une lèvre mince 22 venant porter sur le diamètre intérieur du bord 21 pour assurer une protection supplémentaire contre les remontées d'eau. En même temps, le bord supérieur 23 du manchon vient également porter sans jeu sur le bord intérieur de la coupelle supérieure 8, comme on le voit sur la figure 10, pour assurer également une protection supplémentaire contre l'eau et les salissures de l'intérieur du logement du roulement. Les diverses billes de roulement 14 sont naturellement montées dans les alvéoles 24 d'une cage 25 également en matière plastique moulée dont la forme initiale est sensiblement plane, comme représenté sur la figure 3, cette cage comportant avantageusement à sa périphérie également une lèvre mince 26 venant porter sur le bord de la bague supérieure, comme représenté en particulier sur les figures 8, 9 et 10, ceci de manière à assurer également une protection.contre les remontées d'eau à la périphérie. Comme on le voit sur les figures, la bague supérieure 12 a de préférence une forme enveloppante, emboîtant radialement et débordant axialement audessous des bords de la bague inférieure 13, de manière à protéger l'intérieur du roulement contre les eaux de ruissellement. Il est clair que ce recouvrement ne constitue en rien un obstacle au montage et au fonctionnement du manchon 15 qui assure ses trois fonctions de retenue ainsi que ses fonctions d'étanchéité supplémentaires. En outre, cette disposition peut être mise à profit selon l'invention pour réaliser la cage 25 et le manchon 15 en une seule pièce moulée, les deux parties étant réunies, comme représenté sur la figure 2, par des plots de liaison 27 régulièrement répartis, qui. relient chacun le bord intérieur de la cage 25 au bord extérieur du second bourrelet annulaire 18, et ceci par une partie particulièrement amincie à ce niveau pour constituer une amorce de rupture. En effet, malgré la grande élasticité axiale de la cage 25, dont la forme initiale est sensiblement plane et qui peut aisément se déformer élastiquement en cône, cette rupture des plots de liaison 27 après montage peut néanmoins être obtenue selon l'invention par un effet de cisaillement entre le bord 17 de la bague supérieure et le bord 19 de la bague inférieure. En outre, on a vu que tous les montages agissent par compression radiale du manchon 15, ce qui peut être éventuellement facilité, si besoin est, en prévoyant des fentes axiales 28 comme illustré sur la figure 11. Pour procéder au montage du roulement chez le constructeur de roulement, puis à sa mise en place sur la suspension et à la mise en place de cette suspension sur le véhicule par le constructeur automobile, on peut avantageusement opérer comme suit. Dans un premier temps, illustré par la figure 4, on place la coupelle supérieure 12 en position retournée et on y introduit par emmanchement à force depuis le dessus le manchon 15 également en position retournée. On voit que dans cette phase, la cage 25 se déforme élastiquement et quitte sa forme initiale plane pour prendre une forme légèrement conique, sans que cela n'ait pour effet de rompre les plots 27 pour la raison indiquée plus haut. i5 Dans un deuxième temps, on dépose les billes 14 dans les diverses alvéoles 24, comme représenté sur la figure 5. - Ensuite, comme illustré sur la figure 6, on vient placer la bague inférieure 13, également en position retournée sur l'ensemble, et on exerce une poussée axiale sur les bagues 12 et 13 de manière à les rapprocher l'une de l'autre. Dans ce mouvement, la base du bourrelet 18 vient s'appuyer sur le dessus du rebord 17 de la bague supérieure 12 retournée, tandis que le bord intérieur 19 de l'autre bague vient glisser sur la pente du second bourrelet 18. Ceci produit à la fois deux effets, illustrés sur la figure 7, le premier étant la rupture par cisaillement de l'extrémité intérieure des plots 27 et le second étant l'engagement du bord 19 en-dessous du second bourrelet 18, assurant désormais la retenue de l'ensemble des pièces en un sousensemble indémontable, tandis qu'en même temps la cage 25 accentue son mouvement de déformation élastique conique venant presser élastiquement la lèvre périphérique 26 à l'intérieur du bord extérieur 29 de la bague supérieure 12. C'est dans cet état que le roulement 9 est livré au constructeur qui opère les phases suivantes de l'assemblage. Tout d'abord, l'ensemble du roulement 9, maintenant placé en position normale, est placé au-dessus de la coupelle inférieure 11, comme illustré sur la figure 8, puis emmanché par compression axiale, comme représenté sur la figure 9, ce qui a pour effet d'assurer la déflexion de la lèvre d'étanchéité 22, mais surtout d'assurer la retenue de l'ensemble du roulement 9 sur la coupelle inférieure 11 grace au troisième bourrelet 20 et malgré le jeu fonctionnel subsistant entre ces pièces. L'ensemble de la suspension comprenant le cylindre 1 et sa tige 2 ainsi que le ressort 10 et la coupelle 11, peut alors être manipulé sans précaution spéciale et sans risque de perdre le roulement 9 pour l'introduire par la partie inférieure de la carrosserie jusqu'à traverser la pièce interne 5 afin de visser l'écrou 6. Dans cette dernière opération, la bague supérieure 12 du roulement vient se monter dans la coupelle supérieure 8, et le bord supérieur 23 du manchon 15 vient porter sur cette coupelle pour remplir sa fonction d'étanchéité. On voit donc que la butée de suspension selon l'invention permet tout à la fois d'assurer la triple retenue et la triple étanchéité tout en n'utilisant que le minimum de pièces et de manipulations de montage. 1l REVENDICATIONS 1. Roulement de butée de suspension (9) comportant une bague supérieure (12), une bague inférieure (13), des billes (14), une cage (25), un manchon (15) de solidarisation axiale des deux bagues, ledit roulement (9) étant- destiné à être placé entre une coupelle supérieure fixe (8) et une coupelle inférieure (11) mobile en rotation servant d'appui à un ressort de suspension (10) entourant un cylindre d'amortisseur (1) dont la tige (2) est fixée à son extrémité supérieure à la carrosserie (3) du véhicule, caractérisé par le fait que le manchon (15) sensiblement cylindrique -comporte à la fois un premier bourrelet annulaire (16) d'une dimension permettant son montage à force dans le bord intérieur (17) de la bague supérieure (12) pour assurer la retenue de celle-ci, un second bourrelet annulaire (18) d'une dimension appropriée pour permettre le montage à force dans le bord intérieur (19) de la bague inférieure (13) et assurer la retenue de celle-ci, et un troisième bourrelet annulaire (20) d'une dimension appropriée pour permettre le montage à force dans le bord intérieur (21) de la coupelle inférieure (11) et assurer la retenue avec jeu de cette dernière. 2. Roulement de butée de suspension selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit manchon assurer une étanchéité supplémentaire. 3. Roulement selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le bord supérieur (23) du manchon est destiné à venir porter sur le bord intérieur de la coupelle supérieure (8) afin d'assurer une étanchéité supplémentaire du logement du roulement. 4. Roulement selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite cage (25) a une forme initiale sensiblement plane et comporte à sa périphérie une lèvre mince d'étanchéité (26) venant porter élastiquement sur le rebord extérieur (29) de la bague supérieure (12) à la faveur d'une déformation élastique conique, de manière à améliorer l'étanchéité à cet endroit. 5. Roulement de butée de suspension selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit manchon (15) comporte des fentes (28) accentuant sa compressibilité radiale. 6. Roulement de butée de suspension selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les bords (17) de la bague supérieure.(12) enveloppent radialement et débordent axialement au-dessous des bords (19) de la bague inférieure (13) , au moins du côté intérieur, et que la cage (25) initialement sensiblement plane est réunie au manchon de liaison (15) sensiblement cylindrique par des plots de liaison (27) situés entre le bord intérieur de la cage (25) et la périphérie du second bourrelet annulaire (18) en présentant une zone d'affaiblissement au niveau de ce bourrelet, de telle manière que l'ensemble de la cage (25) et du manchon (15) puisse être moulé en une seule pièce et mis en place sous cette forme, et que le rapprochement lors du montage des deux bagues de roulement (12,13) assure la rupture de ces plots de liaison (27) par cisaillement entre le bord intérieur (17) de la bague supérieure (12) et le bord intérieur (19) de la bague inférieure (13), en même temps qu'a lieu l'accrochage de retenue de ce dernier bord sur ce deuxième bourrelet annulaire (18). 7. Procédé d'assemblage et de mise en place du roulement de butée de suspension selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on place la coupelle supérieure (12) en position retournée, que l'on y introduit par la partie supérieure l'ensemble manchon-cage (15-25) par emmanchement à force, que l'on dépose les billes (14) dans les alvéoles (24) de la cage (25), que l'on place au-dessus de l'ensemble la bague inférieure (13) en position retournée en appui sur le second bourrelet (18), puis que l'on rapproche par poussée axiale sur les deux bagues de roulement (12,13) afin d'assurer à la fois la rupture des plots de liaison, l'accrochage du bord intérieur (19) de la bague inférieure (13) au-delà du second bourrelet (18), et la déformation élastique conique de la bague (25) initialement sensiblement plane, enfin le montage en position d'utilisation du roulement sur la coupelle inférieure par emmanchement de l'ensemble (9) du roulement sur le bord intérieur (21) de la coupelle inférieure (11) grace au troisième bourrelet annulaire (20), avant d'introduire le tout en position dans la coupelle supérieure (8).