Brevet FR2822515A1 — publié le 20020927

La présente invention se rapporte à un dispositif de filtrage des vibrations intervenant entre la caisse d'un véhicule et un ensemble amortisseur/suspension à ressort supportant la caisse. Un tel dispositif peut notamment s'appliquer, mais non exclusivement, à la suspension d'un train arrière de véhicule. Par le terme"véhicule", on entend tout type de véhicule, qu'il soit automoteur ou non. On pense tout particulièrement aux véhicules automobiles légers, aux camions et aux véhicules ferroviaires. Jusqu'ici, l'ensemble amortisseur/suspension à ressort supportant la caisse d'un véhicule est relié à cette dernière par un seul élément de filtrage en élastomère. Or, le ressort est préchargé d'une masse correspondante au poids du véhicule, ce qui n'est, bien entendu, pas le cas pour l'amortisseur. Or, cet élément de filtrage filtre les vibrations transmises par le ressort et l'amortisseur d'une manière identique. En d'autres termes, il n'existe qu'un seul niveau de filtrage. Bien entendu, ce filtrage unique a des conséquences néfastes sur le comportement et le confort du véhicule. La présente invention vise à apporter une solution à ces problèmes à l'aide de moyens simples et faciles à mettre en oeuvre. Le dispositif selon l'invention, de filtrage des vibrations intervenant entre la caisse d'un véhicule et un ensemble amortisseur/suspension à ressort supportant la caisse, se caractérise essentiellement par le fait qu'il comprend deux éléments rigides appelés l'un premier élément et l'autre second élément ou corps principal, montés en série dans la ligne de transmission d'effort de la tige d'amortisseur à la caisse, deux organes de filtrage en matière élastomère élastiquement déformables, intercalés l'un entre les deux éléments rigides, et l'autre entre le corps principal et un organe de fixation solidaire de la caisse, ces éléments étant ainsi agencés que l'amortisseur agit sur le premier élément rigide, tandis que le ressort de suspension agit sur le second élément rigide. Ainsi, on peut, grâce au dispositif selon l'invention, filtrer de manière indépendante et séparée les vibrations générées par le ressort et l'amortisseur. Le ressort, préchargé d'une masse correspondant au poids du véhicule, peut ainsi bénéficier d'un élément de filtrage de rigidité élevée, tandis qu'à l'amortisseur est associé un élément de filtrage de faible rigidité. Par ailleurs, selon d'autres caractéristiques avantageuses mais non limitatives de ce dispositif : - le corps principal comporte deux logements, un premier logement recevant le premier élément rigide, tandis que le second reçoit l'organe de fixation solidaire de la caisse ; - les axes des deux logements sont perpendiculaires et concourants ; - le premier logement est borgne, tandis que le second est débouchant ; - ledit premier élément rigide, l'organe de fixation et lesdits logements dans lesquels ils sont reçus, sont sensiblement cylindriques ; - ledit ressort est hélicoïdal et il prend appui contre une coupelle périphérique solidaire du corps principal ; - entre le ressort et la coupelle est intercalée une bague en élastomère ; - le premier élément rigide est associé à une armature dans laquelle il est logé, cet ensemble étant reçu dans ledit premier logement et ledit organe de filtrage s'étend entre ledit élément et l'armature ; - la face extérieure de la paroi de fond du premier élément rigide reçoit une coupelle de limitation d'effort ; - ladite coupelle comporte une garniture d'élastomère sur sa face opposée audit élément rigide. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation préférentiel. Cette description sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de face, selon un plan de coupe vertical et médian du dispositif de la figure 1, un amortisseur et un ressort y étant fixés ; -la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, le dispositif étant représenté avec arrachement partiel ; -la figure 4 est une vue éclatée en perspective du dispositif de la figure 1 ; - la figure 5 est une vue partielle et agrandie de la coupe représentée à la figure 2 ; - la figure 6 est une vue en perspective d'un élément du dispositif, à savoir une armature, et d'une coupelle associée ; - la figure 7 est une vue partielle d'un autre mode de réalisation du dispositif, représentée selon le même plan de coupe que celui de la figure 2 ; - la figure 8 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation d'une partie du dispositif. Le dispositif de filtrage des vibrations intervenant entre la caisse d'un véhicule et un ensemble amortisseur/suspension à ressort supportant la caisse, tel qu'il est représenté sur les figures annexées, comprend deux éléments rigides. L'un, référencé 1, est appelé premier élément, tandis que l'autre, référencé 2, est appelé second élément ou corps principal. Comme on le verra plus loin, ces deux éléments sont montés en série dans la ligne de transmission de la tige d'amortisseur à la caisse. Le dispositif comprend également deux organes de filtrage E et E' élastiquement déformables, intercalés l'un entre les deux éléments rigides 1 et 2, et l'autre entre le corps principal 2 et un organe de fixation 7 solidaire de la caisse. Le premier élément 1 est une pièce massive, par exemple en fonte d'acier ou d'aluminium, de forme générale cylindrique. Sur les figures, son axe longitudinal est référencé X-X'. Il présente un alésage axial taraudé 10 qui débouche sur ses deux faces planes opposées. Sur l'une d'entre elles, à savoir sa face interne 11 (face supérieure dans la position de la figure 2) s'étendent axialement une première 12 et une seconde saillies 13. La saillie 12 a la forme d'un disque de faible épaisseur, ouvert en son centre. Depuis sa face libre 120 s'étend la seconde saillie 13, constituée d'un cylindre de diamètre réduit et de petite longueur, avec une ouverture centrale constituant l'extrémité de l'alésage 10. Elles sont toutes les deux centrées sur l'axe X-X'. La paroi périphérique circulaire de la seconde saillie est tronquée, pour constituer un méplat d'indexage 130 dirigé axialement. Enfin, depuis la face 11 s'étendent également deux oreilles 14, disposées symétriquement l'une par rapport à l'autre par rapport à l'axe X-X'. Elles sont conformées en arc de cercle et leur rayon externe est égal au rayon externe de l'élément 1. Elles s'étendent sur environ 90 . Le corps principal 2 est également une pièce massive en fonte d'acier ou d'aluminium. Sa partie inférieure 20 (quand on considère la position des figures 1 et 2) est généralement cylindrique. Sa partie supérieure 23, a une forme de"U"inversé, quand elle est vue de côté, c'est à dire selon la direction de la flèche f de la figure 1. Dans la zone de transition de ces deux parties s'étend une coupelle périphérique 22, en forme de disque de faible épaisseur, dont on expliquera plus loin la fonction. Elle est d'une seule pièce avec le reste du corps principal et s'étend perpendiculairement à l'axe X-X'. L'axe longitudinal de la partie inférieure est, dans la position de montage de la figure 2, confondu avec celui de l'élément l, tandis que celui de la partie supérieure est référencé Y-Y'. Conformément à une caractéristique particulièrement préférée de l'invention, ces axes sont perpendiculaires et concourants. Dans la partie inférieure est prévue un premier logement 21, tandis que la partie supérieure est formée un second logement 24. Le premier logement 21, centré sur l'axe X-X', est cylindrique et borgne. Il débouche cependant sur l'extrémité inférieure de la partie 20. Sa paroi de fond 201 constitue la séparation proprement dite entre les parties inférieure 20 et supérieure 23. Non loin de cette paroi de fond, sa paroi périphérique présente une réduction brusque de section qui génère un épaulement 202. On notera que la partie inférieure 20 comporte, bordant le logement 21, deux pattes axiales 200 en arc de cercle, diamétralement opposées. Il s'agit de pattes de sertissage, représentées ici en position rabattue vers l'axe X-X'. C'est dans ce logement qu'est reçu le premier élément rigide 1. Celuici est associé à une armature 3 en forme de cage, dans laquelle il est monté. Cette armature est plus particulièrement visible sur les figures 4 et 6. Elle est constituée d'une paroi cylindrique 30 dans laquelle sont prévus des évidements d'allégement 31. Elle est par exemple réalisée en matière plastique. Son diamètre intérieur est prévu pour qu'elle puisse recevoir axialement l'élément rigide 1, tout en laissant entre eux un espace périphérique cylindrique. Dans deux zones diamétralement opposées, sa paroi 30 se prolonge localement sur des secteurs en arc de cercle pour former des pattes 32 à extrémités 320 rabattues à angle droit en direction de l'axe X-X'. Ainsi que cela est visible notamment à la figure 6, les extrémités 320 des pattes constituent des butées d'arrêt pour les oreilles 14 de l'élément 1, qui limitent l'engagement longitudinal de ce dernier dans l'armature. Les extrémités 320 et les oreilles 14 se superposent exactement. Ainsi calée, la totalité de l'élément 1 est logée dans l'armature 3. Comme le montre également la figure 6, la face supérieure libre de l'élément 1 reçoit une coupelle de limitation d'effort 4, en forme de rondelle plane à ouverture axiale 40, laquelle présente localement un bord rectiligne 41. L'ouverture 40 et son bord associé 41 sont conformé pour que la rondelle puisse être mise en place sur la face 120 de la saillie 12, en entourant la saillie 13. Dans cette position cependant, l'extrémité supérieure de la saillie 13 dépasse légèrement au-dessus du plan supérieur de la rondelle. Elle est d'ailleurs prévue pour être sertie sur ladite rondelle. Cette dernière présente enfin deux oreilles planes 42 en forme de secteurs angulaires, dirigées radialement, dont les dimensions sont adaptées pour venir s'intercaler entre les oreilles 14 de l'élément 1 (voir figures 3 et 6). Bien que cela ne soit pas visible à la figure 6, la face supérieure de la rondelle 4 présente une gorge circulaire qui sert à la fixation et au calage d'une garniture en élastomère 5 en forme de bague. On notera que l'épaisseur cumulée de la rondelle 4 et de la garniture 5 est légèrement supérieure à la hauteur de la saillie 13 (voir figure 6). Entre l'élément 1 et l'armature 3 est placé le premier organe de filtrage E, lequel est adhérisé à ces deux pièces. On expliquera plus loin dans la description la façon dont est mis en place cet organe et sa fonction précise. On notera que lorsque l'ensemble composé de l'élément 1 et de l'armature 3 est monté dans le logement 21, cette armature vient en butée contre l'épaulement 202. La partie supérieure 23 du corps principal 2 est traversé par un logement cylindrique débouchant 24, d'axe Y-Y'. Dans ce logement est reçu un manchon cylindrique 6 à paroi de faible épaisseur. Celui-ci reçoit lui-même un organe cylindrique de plus petit diamètre référencé 7. Il est prévu pour être solidaire de la caisse de véhicule à équiper. Pour ce faire, il présente un alésage axial taraudé 70 apte à recevoir une vis de fixation non représentée. Entre le manchon 6 et l'organe 7 est prévu un second organe de filtrage en matériau élastomère E'. De la même façon que le précédent, cet organe est adhérisé au manchon 6 et à l'organe 7. On notera qu'après montage de l'élément 1 dans l'armature 3, l'extrémité supérieure de la saillie 13 est sertie, de telle sorte qu'elle est rabattue contre la face supérieure de la rondelle 4. La vue en coupe de la figure 2 montre le dispositif de la présente invention coopérant avec l'ensemble amortisseur/suspension à ressort d'un véhicule. Sur cette figure, l'amortisseur porte la référence A, tandis que le ressort est référencé R. L'extrémité libre de l'amortisseur A est filetée, de façon à pouvoir être vissée dans l'alésage 10 de l'élément 1. Sous la coupelle 22 est disposé une bague en élastomère 220 contre laquelle prend appui le ressort R. Sur la figure 2, seule sa dernière spire a été représentée. Grâce à ce dispositif, les débattements de la tige d'amortisseur 7 sont filtrés par l'organe E, qu'il s'agisse d'un mouvement de détente (flèche g) ou d'attaque (flèche h). Lors de ces mouvements, l'organe E travaille essentiellement au cisaillement. Toutefois, cette architecture autorise un certain débattement angulaire (double flèche j de la figure 2) de la tige de l'amortisseur, tout en permettant d'en filtrer les vibrations. Dans une forme de réalisation non représentée, l'armature 3 présente une partie sphérique permettant de diminuer la rigidité conique de l'amortisseur. La présence de la coupelle et de sa rondelle associée 5 permet d'assurer le blocage en rotation de l'élément 1 lors du vissage de l'amortisseur. Ainsi, l'organe E ne travaille pas en torsion lors de ce vissage. La coupelle a également une fonction d'anti-traversée en cas de détente de la tige d'amortisseur et de limitation du mouvement d'attaque grâce à la garniture d'élastomère. Les efforts reçus par le ressort R sont, quant à eux filtré par l'organe E'auquel est fixée, par l'intermédiaire de la pièce 7, la caisse du véhicule. Bien entendu, les efforts de la tige d'amortisseur transitent également par l'organe E'. Cependant, ces efforts sont déjà filtrés par l'organe E. Les caractéristiques élastiques et le dimensionnement de l'organe E' peuvent donc être uniquement choisis pour filtrer uniquement les efforts provenant du ressort, puisque ceux-ci ne sont encaissés que par l'organe E'. Dans une forme de réalisation non représentée, il est également possible de mouler l'organe E'directement dans le logement 24 ; dans ce cas, pour compenser le retrait du matériau, il sera nécessaire de prévoir un dudgeonnage de l'élément 7. Dans l'exemple représenté à la figure 7, la rondelle 4 est dépourvue de garniture en élastomère, référencée 5 sur les autres figures. Ici, l'organe E'est directement moulé dans le logement 24 et traverse des ouvertures pratiquées dans sa partie inférieure, qui font communiquer ce logement avec celui dans lequel est reçu l'élément 1. A ce niveau, la matière de l'organe E'constitue des tétons T qui remplissent la même fonction que la garniture évoquée plus haut. La réalisation d'un tel dispositif s'effectue de la manière décrite ciaprès. Dans une première étape, on réalise le moulage simultané des organes E et E', de la bague 220 et de la garniture 5 (quand celle-ci est présente). Dans une deuxième étape, on sertit la partie supérieure de la saillie 13 contre la coupelle 4. On emmanche ensuite la tige de l'amortisseur A dans l'élément 1. Il en est de même pour l'organe de fixation 7 dans le logement 24. On sertit alors les pattes 200 de la partie inférieure 20 du corps principal 2 contre le bord inférieur de l'élément 1, comme le montre la figure 2. Enfin, on emmanche la bague 220 contre la coupelle 22 du corps principal. Dans une forme de réalisation différente, cette bague pourrait être directement moulée sur la coupelle. Elle pourrait être constituée d'un matériau à caractéristiques anti-bruit tel qu'un élastomère thermoplastique. A la figure 8 a été représentée une variante de réalisation de l'organe E'dans lequel sont prévus des évidements B. Ceux-ci peuvent permettre d'obtenir des comportements différents de l'organe, notamment en fonction de la direction selon laquelle il est sollicité. Le dispositif de l'invention permet donc de filtrer séparément la tige de l'amortisseur et le ressort par deux organes en élastomère. Le fait que les axes X-X'et Y-Y'des deux logements 20 et 24 soient perpendiculaires et concourants permet d'obtenir un dispositif de compacité élevée et dont le montage sur la caisse d'un véhicule est facilité. REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtrage des vibrations intervenant entre la caisse d'un véhicule et un ensemble amortisseur (A) /suspension à ressort (R) supportant la caisse, caractérisé par le fait qu'il comprend deux éléments rigides appelés l'un (1) premier élément et l'autre (2) second élément ou corps principal, montés en série dans la ligne de transmission d'effort de la tige d'amortisseur à la caisse, deux organes de filtrage en matière élastomère (E ; E') élastiquement déformables, intercalés l'un (E) entre les deux éléments rigides (1 ; 2), et l'autre (E') entre le corps principal (1) et un organe de fixation (7) solidaire de la caisse, ces éléments étant ainsi agencés que l'amortisseur (A) agit sur le premier élément rigide (1), tandis que le ressort de suspension (R) agit sur le second élément rigide (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps principal (2) comporte deux logements, un premier logement (21) recevant le premier élément rigide (1), tandis que le second (24) reçoit l'organe de fixation (7) solidaire de la caisse. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les axes (X-X' ; Y-Y') des deux logements (21,24) sont perpendiculaires et concourants. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que le premier logement (21) est borgne, tandis que le second (24) est débouchant. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 4, caractérisé par le fait que ledit premier élément rigide (1), l'organe de fixation (7) et lesdits logements (21,24) dans lesquels ils sont reçus, sont sensiblement cylindriques. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ledit ressort (R) est hélicoïdal et qu'il prend appui contre une coupelle (22) périphérique solidaire du corps principal (1). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'entre le ressort (R) et la coupelle (22) est intercalée une bague en élastomère (220). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le premier élément rigide (1) est associé à une armature (3) dans laquelle il est logé, cet ensemble étant reçu dans ledit premier logement (21) et par le fait que ledit organe de filtrage (E) s'étend entre ledit élément (1) et l'armature (3). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la face extérieure de la paroi de fond (11) de l'élément rigide (1) reçoit une coupelle (4) de limitation d'effort. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ladite coupelle (4) comporte une garniture d'élastomère (5) sur sa face opposée au dit élément (1).