Brevet FR2688836A1 — publié le 19930924

Roulement de butée de suspension pour véhicule et son procédé de montage. La présente invention concerne un roulement de butée de suspension pour véhicule ainsi que son procédé de montage. Les roulements de butée de suspension sont couramment utilisés dans les dispositifs de suspension de roues directrices de véhicule automobile D'une manière générale le roulement de butée de suspension est logé entre une coupelle supérieure fixe solidaire de la carrosserie du véhicule par l'intermédiaire d'un bloc de caoutchouc amortisseur, et une coupelle inférieure mobile en rotation sur laquelle vient en appui l'extrémité supérieure du ressort de suspension entourant l'amortisseur du dispositif de suspension, l'extrémité inférieure de ce ressort venant porter sur une autre coupelle solidaire du cylindre amortisseur. Le roulement de butée de suspension a pour fonctions essentielles de transmettre les efforts axiaux et radiaux résultant de la compression du ressort de suspension, et d'autoriser en même temps une rotation pratiquement sans frottement entre le ressort de suspension et la carrosserie du véhicule, ce mouvement de rotation du ressort se produisant lors du braquage des roues directrices et dans une proportion moindre lors de 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 tôle, des billes de roulement, une cage de maintien des billes, 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 et de salissures diverses fréquentes dans cette zone du véhicule. On connaît par le document FR-2 630 375 un roulement de butée de suspension du type précité comprenant un manchon de solidarisation axiale des deux bagues emmanché à l'intérieur des bagues supérieure et inférieure du roulement Ce manchon assure d'une part la retenue axiale des bagues supérieure et inférieure et de la coupelle inférieure du dispositif de suspension et d'autre part l'étanchéité de l'ensemble contre les projections d'eau extérieures. Un tel roulement de butée de suspension étant solidarisé sur la coupelle inférieure du dispositif de suspension, le remplacement de ce dispositif ne peut être envisagé sans démontage du roulement de la carrosserie du véhicule Il en résulte que le roulement de butée de suspension peut être détérioré lors des opérations de remplacement du dispositif de suspension. Afin de résoudre ce genre de problème, une solution a été proposée dans le document FR-2 617 252 selon laquelle un joint d'étanchéité est monté entre les bagues supérieure et inférieure du roulement et extérieurement à la bague inférieure Le joint comprend des lèvres d'étanchéité circulaires radiale et axiale et des griffes de retenue axiale des bagues du roulement sur la carrosserie du véhicule. Ainsi, le remplacement du dispositif de suspension ne nécessite pas le démontage du roulement de butée de suspension qui reste solidaire de la carrosserie. Cependant, la conception de ce roulement de butée de suspension nécessite des ouvertures périphériques sous forme d'encoches et de fenêtres sur la bague supérieure du roulement afin de permettre d'une part l'assemblage axial entre les deux bagues par une première série de griffes coopérant avec les fenêtres périphériques, et concurrement avec des lèvres d'étanchéité circulaires radiales, et d'autre part la retenue axiale du roulement sur la carrosserie du véhicule par l'intermédiaire de la deuxième série de griffes traversant les encoches périphériques de la bague supérieure, le joint d'étanchéité étant situé radialement entre le bord extérieur de la bague inférieure et le bord extérieur de la bague supérieure. L'inconvénient majeur de ce roulement de butée de suspension est, d'une part, de nécessiter la découpe d'encoches et de fenêtres dans la bague supérieure venant en appui sur la carrosserie du véhicule, d'autre part, dans le cas o le roulement comporte une cage, cette dernière constitue alors une pièce supplémentaire distincte à fabriquer et à assembler en plus du joint d'étanchéité. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des roulements de butée de suspension existants en proposant un roulement de butée de suspension d'une conception simple et économique avec un minimum de pièces à fabriquer et à assembler. Le roulement de butée de suspension pour véhicule, selon l'invention, comporte une bague supérieure, une bague inférieure, des billes de roulement entre les bagues supérieure et inférieure, une cage de retenue des billes et un élément de solidarisation axiale des deux bagues Le roulement est destiné à être placé entre une coupelle supérieure fixe solidaire de la carrosserie du véhicule et une coupelle inférieure mobile en rotation servant d'appui à un ressort de suspension entourant un cylindre d'amortisseur du véhicule L'élément de solidarisation comporte un fourreau sensiblement cylindrique présentant un bourrelet intérieur annulaire d'une dimension permettant son emmanchement à force autour du bord extérieur de la bague supérieure pour assurer la retenue de celle-ci et des protubérances radiales situées sur la circonférence extérieure pour permettre son emmanchement à force dans le bord intérieur de la coupelle supérieure et assurer la retenue axiale du roulement dans cette dernière. De préférence, le bourrelet -annulaire intérieur et des protubérances radiales extérieures sont situés au voisinage de l'extrémité supérieure du fourreau L'extrémité inférieure du fourreau comporte une lèvre annulaire intérieure qui est reliée à la cage par des plots de liaison pourvus chacun d'une zone à section faible Le montage axial de la bague inférieure du roulement provoque la séparation entre la cage et la lèvre annulaire intérieure du fourreau au niveau des zones à sections faibles des plots de liaison. Avantageusement, le fourreau et la cage sont obtenus par moulage en une seule pièce par injection de matière plastique. Grâce à l'invention, on réalise un roulement de butée de suspension qui intègre un élément de solidarisation axiale des bagues permettant une manipulation aisée du roulement, et qui présente une bonne étanchéité vis-à-vis des pollutions, par exemple des projections d'eau et d'impuretés diverses, auxquelles il est exposé L'élément de solidarisation axiale des bagues permet également d'immobiliser le roulement de butée de suspension dans la coupelle supérieure du dispositif de suspension du véhicule, ce qui présente comme avantage particulier de simplifier d'une part les opérations d'assemblage sur véhicule chez le constructeur, et d'autre part les opérations éventuelles de changement des amortisseurs chez les utilisateurs ou garagistes. Pour les opérations d'assemblage chez le constructeur de véhicule, on place le roulement de butée de suspension dans la coupelle supérieure et, le roulement de butée étant immobilisé dans ladite coupelle supérieure, il est facile de procéder ensuite à la mise en place de la coupelle inférieure et d'autres éléments sans avoir à se soucier du maintien du roulement de butée dans la coupelle extérieure Pour les opérations de changement d'amortisseur, on peut librement procéder au démontage et au remontage des pièces pour le remplacement de l'amortisseur sans avoir à toucher au roulement de butée de suspension qui reste immobilisé dans la coupelle supérieure. On évite ainsi une perte de temps et tout risque d'endommagement du roulement de butée de suspension. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un exemple de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale du roulement de butée de suspension selon l'invention en position assemblée entre la coupelle supérieure et la coupelle inférieure du dispositif de suspension d'un véhicule; la figure 2 est une vue partielle en détail de la figure 1; la figure 3 est une vue partielle en détail de la figure 4; la figure 4 est une vue dans le sens axial du roulement de butée de suspension de la figure 1 avant le montage de la bague inférieure; la figure 5 est une vue de détail en coupe axiale du roulement au cours de la première étape de montage; la figure 6 est une vue de détail en coupe axiale du roulement selon une deuxième étape de montage; et la figure 7 est une vue de détail en coupe axiale du roulement selon une troisième étape du montage. Comme illustré sur les figures, le roulement de butée de suspension est monté axialement entre une coupelle supérieure 1 solidaire de la carrosserie non représentée du véhicule, et une coupelle inférieure 2 mobile en rotation du dispositif de suspension non représenté Le roulement de butée de suspension comprend une bague supérieure 3, une bague inférieure 4, des billes de roulement 5 disposées entre la bague supérieure 3 et la bague inférieure 4, une cage 6 assurant un espacement circonférentiel régulier entre les billes , et un fourreau 7 d'immobilisation axiale par rapport à la coupelle supérieure 1 et d'assemblage axial des bagues supérieure 3 et inférieure 4 L'ensemble formé par le roulement, la coupelle supérieure 1 et la coupelle inférieure 2 présentent une symétrie de révolution autour d'un axe 8. Le fourreau 7 présente un bourrelet annulaire intérieur 9, des protubérances radiales 10 réparties circonférentiellement sur la face extérieure du fourreau Le bourrelet 9 et les protubérances 10 sont situés au voisinage de l'extrémité supérieure du fourreau 7 Le fourreau 7 pourra éventuellement comporter des fentes axiales aménagées entre l'extrémité supérieure du fourreau et la base du bourrelet 9 afin de donner un peu plus d'élasticité au fourreau dans le sens radial et faciliter son montage sur la bague supérieure 3. L'extrémité inférieure du fourreau 7 comporte une lèvre annulaire intérieure 11 s'étendant radialement. La cage 6 comporte une lèvre d'étanchéité extérieure 12 et une lèvre d'étanchéité intérieure 13 Les lèvres d'étanchéité 12 et 13 de la cage 6 assurent l'étanchéité des billes de roulement 5 et de la graisse de lubrification vis-à-vis de l'extérieur du roulement. La cage 6 et le fourreau 7 sont obtenus par moulage en une seule pièce par injection d'une matière plastique La liaison entre le fourreau 7 et la cage 6 est assurée par des plots de liaison 14 répartis circonférentiellement entre le bord intérieur de la lèvre annulaire intérieure Il du fourreau 7 et le bord extérieur de l'extrémité inférieure de la lèvre d'étanchéité extérieure 12 de la cage 6 (voir figures 3, 4 et 5) Les plots de liaison 14 comportent chacun une zone à section faible permettant la rupture à force des plots de liaison 14 pour séparer la cage 6 du fourreau 7. Le montage du roulement de butée de suspension s'effectue de la façon suivante La pièce unique constituée par le fourreau 7 et la cage 6 est d'abord montée sur la bague supérieure 3 par l'intermédiaire du fourreau 7 qui s'emmanche sur le bord extérieur de la bague supérieure par déformation élastique du fourreau Le mouvement d'emmanchement du fourreau 7 autour de la bague supérieure 3 est limité par la base de la lèvre annulaire intérieure Il du fourreau qui forme ainsi une butée axiale à l'extrémité inférieure du bord extérieur de la bague supérieure 3 Le bourrelet annulaire intérieur 9 du fourreau 7 maintient la bague extérieure 3 par serrage élastique autour du bord extérieur de cette dernière Les billes de roulement 5 sont ensuite disposées dans les alvéoles de la cage 6 et en contact avec le chemin de roulement de la bague supérieure 3 (figure 5) La bague inférieure 4 est ensuite mise en place coaxialement à la bague supérieure 3 en provoquant par son bord extérieur un cisaillement des zones de sections faibles des plots de liaison 14 et la désolidarisation de la cage 6 et du fourreau 7 (figures 6 et 7) La lèvre annulaire intérieure 11 revient à sa place après le passage du bord extérieur de la bague inférieure 4 et empêche cette dernière de se désolidariser axialement de la bague supérieure 3, car le diamètre du bord intérieur de la lèvre Il est inférieur au diamètre du bord extérieur de la bague inférieure 4. La mise en place et l'immobilisation du roulement de butée de suspension dans la coupelle supérieure 1 s'effectuent par une simple poussée axiale sur le roulement qui vient ainsi se loger dans la coupelle supérieure 1 par serrage élastique des protubérances radiales 10 du fourreau 7 sur la surface cylindrique interne de la coupelle supérieure 1 Le montage du dispositif de suspension non représenté pourvu de la coupelle inférieure 2 se fait axialement La coupelle inférieure 2 présente une surface d'appui axiale qui entre en contact avec la bague inférieure 4 en la maintenant à une distance fixe par rapport à la bague supérieure 3, les lèvres d'étanchéité 12, 13 de la cage 6 assurant l'étanchéité du roulement Par ailleurs, la lèvre annulaire intérieure Il du fourreau 7 coopère avec la surface d'appui axiale de la coupelle inférieure 2 en formant ainsi un joint d'étanchéité (figure 2). REVENDICATIONS 1 Roulement de butée de suspension pour véhicule comportant une bague supérieure ( 3), une bague inférieure ( 4), des billes de roulement ( 5) disposées entre les bagues supérieure et inférieure, une cage ( 6) pour les billes et un élément ( 7) de solidarisation axiale des deux bagues, ledit roulement étant destiné à être placé entre une coupelle supérieure fixe ( 1) solidaire de la carrosserie du véhicule et une coupelle inférieure ( 2) mobile en rotation servant d'appui à un ressort de suspension entourant un cylindre d'amortisseur du véhicule, caractérisé par le fait que l'élément de solidarisation présente la forme d'un fourreau ( 7) sensiblement cylindrique comportant un bourrelet intérieur annulaire ( 9) d'une dimension permettant son emmanchement à force autour du bord extérieur de la bague supérieure ( 3) pour assurer la retenue de celle-ci, et des protubérances radiales ( 10) réparties circonférentiellement à la surface extérieure du fourreau pour permettre son emmanchement à force dans le bord intérieur de la coupelle supérieure ( 1) et assurer la retenue axiale du roulement de butée dans cette dernière. 2 Roulement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bourrelet intérieur annulaire ( 9) et les protubérances radiales ( 10) sont situées au voisinage de l'extrémité supérieure du fourreau ( 7). 3 Roulement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'extrémité inférieure du fourreau ( 7) est réalisée sous la forme d'une lèvre annulaire intérieure ( 11) qui constitue une butée axiale pour le mouvement d'emmanchement du fourreau ( 7) sur la bague supérieure ( 3) et forme un joint d'étanchéité avec la coupelle inférieure ( 2). 4 Roulement selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la cage ( 6) et le fourreau ( 7) sont réalisés par moulage en une seule pièce par injection d'une matière plastique, la cage et le fourreau étant reliés par des plots de liaison ( 14) répartis circonférentiellement entre le bord extérieur de la cage et le bord intérieur de la lèvre annulaire intérieure ( 11) du fourreau, les plots de liaison étant rompus lors de l'assemblage de la bague inférieure ( 4). Roulement selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la lèvre annulaire intérieure ( 11) du fourreau ( 7) empêche la désolidarisation axiale de la bague intérieure ( 4) par rapport à la bague supérieure ( 3). 6 Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la cage ( 6) présente une lèvre d'étanchéité extérieure ( 12) et une lèvre d'étanchéité inférieure ( 13) assurant l'étanchéité des billes de roulement ( 5) vis-à-vis de l'extérieur du roulement. 7 Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le fourreau ( 7) comporte des fentes axiales aménagées entre l'extrémité supérieure du fourreau et la base du bourrelet intérieur annulaire ( 9). 8 Procédé de montage et de mise en place du roulement de butée de suspension selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que l'on monte la pièce moulée constituée de la cage ( 6) et du fourreau ( 7) sur la bague supérieure ( 3) en emmanchant le fourreau autour de la bague supérieure jusqu'à ce que celle-ci bute axialement sur la lèvre annulaire intérieure ( 11) du fourreau, que l'on introduit les billes de roulement ( 5) dans les alvéoles de la cage ( 6), que l'on assemble la bague inférieure ( 4) par poussée axiale pour séparer la cage du fourreau en rompant les plots de liaison ( 14), et que l'on emmanche l'ensemble ainsi obtenu dans la coupelle supérieure ( 1) par déformation élastique des protubérances radiales ( 10) du fourreau maintenant en place le roulement dans la coupelle supérieure.