Brevet FR2783203A1 — publié le 20000317

La présente invention a pour objet un dispositif d'appui supérieur d'un amortisseur de suspension avant d'un véhicule automobile. Les dispositifs d'appui supérieur d'un amortis- seur de suspension avant comprennent généralement une cou- pelle supérieure de liaison avec la structure du véhicule et une coupelle inférieure disposée au-dessous de la coupelle supérieure et reliant la tige de l'amortisseur à cette cou- pelle supérieure. Ces dispositifs comportent aussi une coupelle de limitation en détente disposée au-dessus de la coupelle su- périeure et une coupelle de limitation en attaque disposée au-dessous de la coupelle inférieure. Les coupelles supérieure et inférieure sont re- liées entre elles par une masse en matériau élastomère et les différents éléments constituant le dispositif d'appui de l'amortisseur sont placés sur l'extrémité filetée de la tige de cet amortisseur et fixés sur celle-ci à l'aide d'un or- gane de vissage comme par exemple un écrou. Mais, le principal inconvénient des dispositifs d'appui utilisés jusqu'à présent réside dans le fait que lors du braquage des roues sous l'effet de la direction, la tige de l'amortisseur a tendance à se déplacer également en rotation par rapport au corps dudit amortisseur ce qui en- traîne une usure prématurée des paliers d'étanchéité et par conséquent un remplacement de l'amortisseur. L'invention a pour but d'éviter notamment cet inconvénient en proposant un dispositif d'appui qui assure efficacement les différentes fonctions de limitation en at- taque et en détente, de guidage précis du ressort de suspen- sion et de filtrage découplé de la tige d'amortisseur, tout en étant compact et de montage simplifié. L'invention a pour objet un dispositif d'appui supérieur d'un amortisseur de suspension avant d'un véhicule automobile, du type comprenant, sur la tige de l'amortis- seur: - une coupelle supérieure de liaison avec la structure du véhicule, - une coupelle inférieure disposée au-dessous de la coupelle supérieure et reliant la tige de l'amortisseur à ladite coupelle supérieure, - une coupelle de limitation en détente disposée au-dessus de la coupelle supérieure, - et une coupelle de limitation en attaque dis- posée au-dessous de la coupelle inférieure, caractérisé en ce que les coupelles supérieure et inférieure forment entre elles un logement annulaire pour une butée à billes et la coupelle inférieure comporte, d'une part, une armature intérieure tubulaire placée sur la tige de l'amor- tisseur et, d'autre part, une armature extérieure reliée à l'armature intérieure par une masse en matériau élastomère munie d'une surface d'appui d'un ressort d'amortisseur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la coupelle supérieure est reliée à la struc- ture par des organes de fixation et les coupelles sont main- tenues sur l'extrémité de la tige d'amortisseur par un élé- ment vissé sur ladite extrémité, - la coupelle supérieure est formée par un pro- longement de la structure du véhicule et venu de matière avec ladite structure et les coupelles sont maintenues sur l'extrémité de la tige de l'amortisseur par un élément vissé sur ladite extrémité, - la coupelle supérieure comporte une portion verticale prolongée en partie supérieure par une portion ho- rizontale et la coupelle inférieure comporte une portion ho- rizontale prolongée par une portion verticale concentrique à l'armature intérieure, lesdites portions formant le logement annulaire de réception de ladite butée à billes, - la masse en matériau élastomère comporte, en- tre la portion verticale de l'armature extérieure et l'arma- ture intérieure tubulaire, deux alvéoles opposées s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule, - la masse en matériau élastomère recouvre la face interne de l'armature extérieure et comporte, à sa par- tie inférieure, la surface d'appui du ressort d'amortisseur formée par une gorge annulaire, - l'armature intérieure comporte, à son extrémi- té supérieure, une partie décolletée ayant une hauteur légè- rement supérieure à l'épaisseur de la coupelle de limitation en détente, - l'armature intérieure comporte, à son extrémi- té inférieure, une partie décolletée ayant une hauteur légè- rement supérieure à la coupelle de limitation en attaque et d'une rondelle d'appui de ladite coupelle, - le prolongement de la structure formant la coupelle supérieure comporte sur sa face interne, d'une part, une coupelle d'appui de la butée à billes et de forme complémentaire audit prolongement et, d'autre part, une cou- che en matériau élastomère interposée entre ledit prolonge- ment et ladite coupelle d'appui, - la coupelle supérieure est en acier ou en alu- minium ou en alliage d'aluminium coulé sous pression, - l'armature extérieure de la coupelle infé- rieure est en acier ou en aluminium ou en alliage d'alumi- nium coulé sous pression et l'armature intérieure de ladite poubelle inférieure est en acier. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, don- née à titre d'exemple et faite en référence aux dessins an- nexés, sur lesquels: - la Fig.1 est une vue en coupe axiale d'un pre- mier mode de réalisation d'un dispositif d'appui conforme à l'invention, la Fig.2 est une vue éclatée, en coupe axiale, des différents éléments composant le dispositif d'appui con- forme à l'invention, - la Fig.3 est une vue schématique en coupe transversale selon la ligne 3-3 de la Fig. 1, - la Fig.4 est une vue en coupe axiale d'un se- cond mode de réalisation d'un dispositif d'appui conforme à l'invention. Sur la Fig.1, on a représenté schématiquement la partie supérieure d'un amortisseur 1 de suspension avant d'un véhicule automobile et qui se compose d'un corps 2 et d'une tige d'amortisseur 3 déplaçable en translation à l'in- térieur dudit corps 2. L'amortisseur 1 est relié à son extrémité infé- rieure à la roue du véhicule par une rotule, non représen- tée, et l'extrémité supérieure de cet amortisseur 1 est re- liée à la structure 4 du véhicule par un dispositif d'appui conforme à l'invention et désigné dans son ensemble par la référence 10. L'amortisseur 1 comporte également un ressort d'amortisseur 5 dont la spire supérieure 5a est en butée sur le dispositif d'appui 10 comme on le verra ultérieurement et la spire inférieure 5b est en appui sur une coupelle 6 soli- daire du corps 2 de l'amortisseur 1. La tige 3 de l'amortisseur 1 est protégée par un soufflet 7. En se reportant maintenant aux Figs. 1 à 3, on va décrire un premier mode de réalisation du dispositif d'appui 10. Le dispositif d'appui 10 comprend: - une coupelle supérieure 20 de liaison avec la structure 4 du véhicule, - une coupelle inférieure 30 disposée au-dessous de la coupelle supérieure 20 et reliée à la tige 3 de l'amortisseur 1, - une coupelle 40 de limitation en détente dis- posée au-dessus de la coupelle supérieure 20, - et une coupelle 50 de limitation en attaque disposée au-dessous de la coupelle inférieure 30. Ainsi que représenté à la Fig.1, les coupelles , 30, 40 et 50 sont placées sur l'extrémité supérieure 3a de la tige 3 de l'amortisseur 1 et sont maintenues sur celle-ci par un élément 8, comme par exemple un écrou vissé sur ladite extrémité 3a. Les coupelles supérieure 20 et inférieure 30 forment entre elles un logement annulaire 11 pour une butée à billes 12. La coupelle supérieure 20 est formée à partir d'une tôle en acier et emboutie ou est constituée d'une pièce en aluminium ou en alliage d'aluminium coulé sous pression. Cette coupelle supérieure 20 est munie, en son centre, d'un orifice axial 21. La coupelle supérieure 20 comporte une portion verticale 22 prolongée en partie supérieure par une portion horizontale 23 et ces portions 22 et 23 sont destinées à servir de surface d'appui à la butée à billes 12. Par ailleurs, la portion verticale 22 est pro- longée en partie inférieure par une portion 24 sensiblement horizontale et destinée à être reliée à la structure 4 du véhicule par tout moyen approprié comme par exemple des vis soudées 25, serties ou encore par des ensembles vis-écrous. Ainsi que représenté à la Fig. 3, les vis 25 sont réparties à 120 sur la portion 24 de la coupelle supé- rieure 20. La coupelle 40 a pour objet de limiter les dé- battements verticaux en particulier lorsque le véhicule est soulevé par la caisse et que les roues de ce véhicule sont pendantes et d'une manière générale elle a pour objet de li- miter les débattements liés aux déplacements de la caisse sur route trépidante. A cet effet, la coupelle 40 comprend une arma- ture 41 en forme de cuvette munie en son centre d'un orifice axial 42 de passage de la tige 3 de l'amortisseur 1. Le bord supérieur de l'orifice 42 comporte un chanfrein 43. La coupelle 40 est munie sur sa face inférieure d'une couche 44 en matériau élastomère qui permet d'obtenir une limitation de détente progressive suivant une courbe de saturation donnée. Cette couche 44 en matériau élastomère peut être surmoulée sur la face inférieure de l'armature 41 de la cou- pelle 40, comme représenté sur les figures ou moulée séparé- ment, comme un joint avec une retenue en partie supérieure, en forme de U et chaussé sur la périphérie de ladite arma- ture 41. La coupelle inférieure 30 comporte, d'une part, une armature intérieure tubulaire 31 en acier et une arma- ture extérieure 32 en acier ou en aluminium ou en alliage d'aluminium coulé sous pression. Les armatures intérieure 31 et extérieure 32 sont reliées entre elles par une masse 33 en matériau élas- tomère qui recouvre également la face inférieure de l'arma- ture extérieure 32. La masse 33 en matériau élastomère est surmoulée entre les armatures 31 et 32 et sert au filtrage en partie centrale de l'amortisseur 1 et en partie basse à la tenue et au filtrage de la spire supérieure 5a du ressort 5. A cet effet, la masse 33 en matériau élastomère comporte, à sa partie inférieure, une surface d'appui de la spire supérieure Sa du ressort 5 et qui est formée par une gorge annulaire 34 ménagée dans ladite masse 33 en matériau élastomère. L'armature extérieure 32 comporte, en partie haute, une portion horizontale 35 prolongée par une portion verticale 36 concentrique à l'armature intérieure 31. Lorsque les coupelles 20 et 30 sont montées sur l'extrémité supérieure 3a de la tige 3 de l'amortisseur 1, les portions 22 et 23 de l'armature supérieure 20 et les portions 35 et 36 de l'armature inférieure 30 déterminent le logement annulaire 11 pour la butée à billes 12, comme représenté à la Fig.1. Ainsi que représenté plus particulièrement à la Fig. 3, la masse 33 en matériau élastomère comporte, en- tre la portion verticale 36 de l'armature extérieure 32 et l'armature intérieure tubulaire 31, deux alvéoles opposées 33a s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule. Ces alvéoles 33a permettent de différencier les raideurs longitudinale et transversale et de ce fait d'amé- liorer le confort. L'alésage de l'armature intérieure 31 possède, lors du surmoulage de la masse 33 en matériau élastomère, un diamètre inférieur au diamètre extérieur de la tige 3 de l'amortisseur 1. En effet, pour compenser le retrait de l'élasto- mère qui est d'environ 4% et pour améliorer la tenue en en- durance, il est indispensable de réaliser un forçage ou dud- geonnage de l'alésage de l'armature intérieure 31 de 8% en- viron. Ainsi, la tige 3 de l'amortisseur 1 peut être introduite dans cet alésage lors du montage finale du dispo- sitif d'appui. L'armature intérieure 31 comporte, à son extré- mité supérieure, une partie décolletée 31a ayant une hauteur légèrement supérieure à l'épaisseur de la coupelle 40 de li- mitation en détente et un diamètre égal à celui de l'orifice 42 de ladite coupelle 40. De même, l'armature intérieure 31 comporte, à son extrémité inférieure, une partie décolletée 31b ayant une hauteur légèrement supérieure à l'épaisseur de la cou- pelle 50 de limitation en attaque et d'une rondelle d'appui de ladite coupelle. Cette coupelle 50 de limitation en attaque a, comme représenté à la Fig. 2, la forme d'un bol et est des- tinée à contenir la partie supérieure du soufflet de protec- tion 7 et à limiter l'expansion d'une butée d'attaque 9 em- manchée sur la tige 3 de l'amortisseur 1, comme représenté à la Fig. 1. Ainsi, la coupelle 50 sert à limiter l'attaque lorsque sa face supérieure entre en contact avec une butée en relief 33b ménagée sur la masse 33 en matériau élasto- mère. La coupelle 50 est percée, en son centre, d'un orifice 51 dont le diamètre correspond au diamètre de la partie décolletée 31b de l'armature intérieure 31. La rondelle d'appui 55 réalisée en acier traité possède en son centre un orifice 56 de diamètre correspon- dant au diamètre de la partie décolletée 31b de l'armature intérieure 31. Le bord inférieur de l'orifice 56 est muni d'un chanfrein 57. Le montage des différents éléments constituant le dispositif d'appui 10 est réalisé de la façon suivante. Tout d'abord, la coupelle inférieure 30 est po- sée sur un outil d'assemblage de telle manière que les al- véoles 33a ménagées dans la masse 33 en matériau élastomère soient orientées perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule automobile. La butée à billes 12 est emmanchée sur la por- tion verticale cylindrique 36 de l'armature extérieure 32, la face inférieure de la butée à billes 12 venant en appui sur la portion horizontale 35 de ladite armature extérieure 32 de la coupelle 30. Ensuite, la coupelle supérieure 20 destinée à être fixée sur la structure 4 du véhicule est mise en place en emmanchant la butée à billes 12 dans la portion verticale cylindrique 22 de ladite coupelle supérieure 20. La face supérieure de la butée à billes 12 entre en contact avec la portion horizontale 23 de la coupelle su- périeure 20. La coupelle 40 de limitation en détente est mise en place en introduisant la partie décolletée 31a de l'arma- ture intérieure 31 dans l'orifice 42 de cette coupelle 40. L'extrémité de la partie décolletée 31 de l'ar- mature intérieure 31 est sertie dans l'orifice 42 de la cou- pelle 40 de limitation en détente en évasant cette extrémité dans le chanfrein 43. Etant donné que la partie décolletée 31a est lé- gèrement plus longue que l'épaisseur de la coupelle 40, cette extrémité est rabattue de façon qu'elle ne dépasse pas le plan d'appui de l'écrou 8 de fixation de l'extrémité 3a de la tige 3 de l'amortisseur 1. Après cette première phase de montage, la cou- pelle 50 de limitation en attaque est mise en place sur la partie décolletée 3lb de l'armature intérieure 31 et la ron- delle d'appui 55 est également posée sur ladite partie dé- colletée 31b. L'extrémité de cette partie décolletée 31b est sertie dans l'orifice 57 de la rondelle d'appui 55 en éva- sant cette extrémité dans le chanfrein 57. Etant donné que la longueur de la partie décol- letée 31b est légèrement supérieure à l'épaisseur de la cou- pelle 50 et de la rondelle 55, cette extrémité est complète- ment rabattue pour qu'elle ne dépasse pas du plan d'appui de la tige 3 de l'amortisseur 1 sur la rondelle d'appui 55. L'ensemble ainsi obtenu peut être directement monté sur un véhicule automobile. Sur la Fig. 4, on a représenté un second mode de réalisation du dispositif d'appui 10, les éléments communs au précédent mode de réalisation ayant été désignés par les mêmes références. Dans ce mode de réalisation, le dispositif d'ap- pui 10 est relié à la structure 4 du véhicule uniquement par un élément 8 vissé sur l'extrémité 3a de la tige 3 de l'amortisseur 1. A cet effet, la coupelle supérieure 20 est rem- placée par un prolongement 4a de la structure 4 du véhicule et qui est venu de matière avec ladite structure. Ainsi que représenté à la Fig. 4, le prolonge- ment 4a a une forme adaptée pour recevoir la butée à billes 12 et la coupelle inférieure 30. Dans ce mode de réalisation, le prolongement 4a de la structure 4 formant la coupelle supérieure comporte sur sa face interne, d'une part, une coupelle 60 d'appui de la butée à billes 12 et de forme complémentaire audit pro- longement 4a et, d'autre part, une couche 61 en matériau élastomère interposée entre ledit prolongement 4a et ladite coupelle d'appui G60. Une rondelle 62 de sécurité à l'arrachement est placée sur l'extrémité 3a de la tige 3 au-dessus de la cou- pelle inférieure 30. Ce mode de réalisation o la fixation est réali- sée uniquement au moyen d'un élément central 8, comme par exemple un écrou, permet de diminuer et de simplifier le temps de montage et aussi d'obtenir un dispositif d'appui compact au maximum en radial. La butée à billes 12 permet de minimiser les efforts de braquage et, de part sa conception, elle peut ad- mettre des chasses différentes car la coupelle supérieure , du fait de sa grande dimension, peut se monter dans des logements acceptant des directions mécaniques ou assistées. De plus, le centre élastique du dispositif d'ap- pui se trouve au niveau de la butée à billes ce qui minimise les contraintes sur celle-ci. Par ailleurs, la masse 33 en matériau élastomère peut être formée d'élastomères différents entre l'appui du ressort 5 et le filtrage de la tige 3 de l'amortisseur 1, grâce à un procédé d'injection bi-matière. Lors d'un braquage de roues, sous l'effet de la direction, le pivot de roue s'oriente selon le sens du dé- placement et prend ainsi un angle déterminé.Il entraîne dans sa rotation le corps 2 de l'amortisseur 1 qui est solidaire de ce pivot. La coupelle inférieure 6 d'appui du ressort 5 qui est solidaire du corps 2 de l'amortisseur 1, entraîne à son tour une rotation du même angle de la coupelle infé- rieure 20. * De ce fait, les alvéoles 33a suivent angulaire- ment l'angle de braquage demandé à la roue. Cela signifie que la rigidité radiale, suivant l'axe de déplacement du vé- hicule, est constante alors que dans les dispositifs d'appui traditionnel la raideur radiale suivant l'axe de déplacement du véhicule croît. Dans le dispositif d'appui conforme à l'inven- tion, la tige de l'amortisseur ne tourne pas par rapport au corps de cet amortisseur si bien que l'usure au niveau des paliers d'étanchéité dudit amortisseur est moindre car le seul mouvement de la tige par rapport au corps est un dépla- cement vertical. Le dispositif selon l'invention présente l'avan- tage d'être compact et d'une conception simplifiée permet- tant de diminuer le coût de l'ensemble ainsi que celui du montage. Ce dispositif d'appui remplit toutes les fonc- tions qui sont la limitation en attaque, la limitation en détente, le guidage précis du ressort de suspension grâce à une grande raideur radiale et un filtrage découplé de la tige de l'amortisseur. Enfin, le dispositif d'appui présente une rigi- dité longitudinale constante suivant le déplacement du véhi- cule ce qui permet de minimiser les effets de percussion du train avant du véhicule et d'obtenir un confort amélioré. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'appui supérieur d'un amortisseur (1) de suspension avant d'un véhicule automobile, du type comprenant, sur la tige (3) de l'amortisseur: - une coupelle supérieure (20) de liaison avec la structure (4) du véhicule, - une coupelle inférieure (30) disposée au- dessous de la coupelle supérieure (20) et reliant la tige (3) de l'amortisseur (1) à ladite coupelle supérieure (20), - une coupelle (40) de limitation en détente disposée au-dessus de la coupelle supérieure (20), - et une coupelle (50) de limitation en attaque disposée au-dessous de la coupelle inférieure (30), caractérisé en ce que les coupelles supérieure (20) et infé- rieure (30) forment entre elles un logement annulaire (11) pour une butée à billes (12) et la coupelle inférieure (30) comporte, d'une part, une armature intérieure (31) tubulaire placée sur la tige (3) de l'amortisseur (1) et, d'autre part, une armature extérieure (32) reliée à l'armature inté- rieure (31) par une masse (33) en matériau élastomère munie d'une surface (34) d'appui d'un ressort (5) d'amortisseur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la coupelle supérieure (20) est reliée à la structure (4) par des organes de fixation (25) et les cou- pelles (20; 30; 40; 50) sont maintenues sur l'extrémité (3a) de la tige (3) de l'amortisseur (1) par un élément (8) vissé sur ladite extrémité (3a). 3. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la coupelle supérieure (20) est formée par un prolongement (4a) de la structure (4) du véhicule et venu de matière avec ladite structure (4) et les coupelles (20; 30; ; 50) sont maintenues sur l'extrémité (3a) de la tige (3) de l'amortisseur (1) par un élément (8) vissé sur ladite ex- trémité (3a). 4. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la coupelle supérieure (20) comporte une por- tion verticale (22) prolongée en partie supérieure par une portion horizontale (23) et la coupelle inférieure (30) com- porte une portion horizontale (35) prolongée par une portion verticale (36) concentrique à l'armature intérieure (31), lesdites portions (22, 23; 35, 36) formant le logement an- nulaire (11) de réception de ladite butée à billes (12). 5. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la masse (33) en matériau élastomère com- porte, entre la portion verticale (36) de l'armature exté- rieure (32) et l'armature intérieure tubulaire (31), deux alvéoles (33a) opposées et s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule. 6. Dispositif selon la revendication 1 ou 5, ca- ractérisé en ce que la masse (33) en matériau élastomère re- couvre la face interne de l'armature extérieure (32) et com- porte, à sa partie inférieure, la surface d'appui du ressort (5) d'amortisseur formée par une gorge annulaire (4). 7. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'armature intérieure (31) comporte, à son extrémité supérieure, une partie décolletée (31a) ayant une hauteur légèrement supérieure à l'épaisseur de la coupelle (40) de limitation en détente. 8. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'armature intérieure (31) comporte, à son extrémité inférieure, une partie décolletée (31b) ayant une hauteur légèrement supérieure à l'épaisseur de la coupelle (50) de limitation en attaque et d'une rondelle (55) d'appui de ladite coupelle (50). 9. Dispositif selon la revendication 1 ou 3, ca- ractérisé en ce que le prolongement (4a) de la structure (4) formant la coupelle supérieure (20) comporte sur sa face in- terne, d'une part, une coupelle (60) d'appui de la butée à billes (12) et de forme complémentaire audit prolongement (4a) et, d'autre part, une couche (61) en matériau élasto- mère interposée entre ledit prolongement (4a) et ladite cou- pelle d'appui (60). 10. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que la coupelle supé- rieure (20) est en acier. 11. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1, 2 ou 4, caractérisé en ce que la coupelle supé- rieure (20) est en aluminium ou en alliage d'aluminium coulé sous pression. 12. Dispositif selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que l'armature extérieure (32) de la cou- pelle inférieure (30) est en acier ou en aluminium ou en al- liage d'aluminium coulé sous pression et l'armature inté- rieure (31) de ladite coupelle inférieure (30) est en acier.