Brevet FR2860851A1 — publié le 20050415

La présente invention concerne une butée de compression, notamment pour amortisseur de suspension de véhicule automobile. Les butées de compression actuellement utilisées sur la plupart des véhicules automobiles sont constituées en une seule pièce en matériau élastomère, par exemple à base de polyuréthane, pour répondre à une courbe de compression déterminée suivant le choix des propriétés du matériau utilisé pour les butées et/ou leur forme, par exemple cylindrique, tronconique, en forme d'obus ou autre. Cependant, ces butées de compression connues ne permettent pas de répondre à un comportement d'effort de compression en fonction de la course de compression caractérisée par une loi plus complexe nécessaire dans certaines circonstances. La présente invention propose ainsi une butée de compression, notamment pour amortisseur de suspension de véhicule automobile, et qui est caractérisée en ce qu'elle comprend au moins des premier et second manchons en matériau élastomère montés successivement coaxialement à la tige de l'amortisseur entre le corps de ce dernier et la caisse du véhicule de manière que les deux manchons puissent être comprimés successivement et en ce que le premier manchon côté caisse a une raideur en compression plus faible que celle du second manchon pour définir une courbe de compression déterminée ayant deux pentes distinctes. De préférence, la butée comprend également une entretoise rigide logée concentriquement dans le premier manchon coaxialement à la tige de l'amortisseur et ayant une longueur inférieure à celle du premier manchon pour déterminer une course maximale de compression du premier manchon au bout de laquelle l'entretoise est immobilisée relativement au second manchon lors de la compression de ce dernier. 2860851 2 Avantageusement, une rondelle rigide est interposée entre les deux manchons et sur laquelle vient en appui l'entretoise à la fin de la course maximale de compression du premier manchon. La raideur en compression du premier manchon est sensiblement constante et la raideur en compression du second manchon est sensiblement constante sur une partie de sa course de compression et non constante vers la fin de sa course de compression correspondant à une raideur en phase de saturation du matériau élastomère du second manchon. Les courbes de compression des manchons suivant leurs courses de compression et de décompression des manchons suite au relâchement de l'effort de compression, présentent un phénomène d'hystérésis. Chacun des deux manchons est réalisé en polyuréthane et les deux manchons ont des masses volumiques ou densités différentes. Chaque manchon peut être de forme cylindrique, 20 tronconique, en obus, ou autre. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la butée de compression de l'invention en position de repos; - la figure 2 représente une courbe théorique de compression de la butée de la figure 1; et - la figure 3 représente les courbes d'hystérésis de la butée de compression lors des phases de compression et de décompression de celle- ci. L'invention va être décrite dans l'application à un amortisseur de suspension pour véhicule automobile, mais il est bien entendu qu'elle peut s'appliquer dans tous les cas où il est nécessaire d'absorber de l'énergie provenant d'un choc. En se reportant tout d'abord à la figure 1, la butée 1 est disposée coaxialement à une tige 2 de l'amortisseur A entre le corps 3 de l'amortisseur et la caisse 4 du véhicule ou une partie solidaire de celleci, telle que par exemple une coupelle ou bol 5 symbolisé par une plaque supérieure. L'extrémité libre supérieure de la tige 2 est solidaire de la caisse 4. Selon l'invention, la butée de compression 1 comprend deux manchons cylindriques en matériau élastomère respectivement 6 et 7 montés successivement de haut en bas coaxialement à la tige 2 de manière que les deux manchons 6, 7 puissent être comprimés successivement lors des débattements de roue du véhicule. Le manchon supérieur 6 a une raideur en compression K1 plus faible que la raideur K2 du second manchon 7 de manière à définir une courbe de compression théorique déterminée ayant deux pentes distinctes comme on le verra dans l'exemple de la courbe donnée en figure 2. Une rondelle en matériau rigide 8, par exemple métallique, est interposée entre les deux manchons, 6, 7 de manière que la tige 2 puisse coulisser librement relativement à la rondelle 8 et le manchon 6 est interposé entre la rondelle 8 et la plaque 5 solidaire de la caisse 4. Une entretoise cylindrique rigide 9, par exemple métallique, est logée concentriquement dans le manchon 6 coaxialement à la tige 2 de l'amortisseur 3 et a une longueur inférieure à celle du manchon 6 de manière à laisser subsister, en position de repos de l'amortisseur, un espace annulaire entre l'entretoise 9 et la rondelle 8 pour déterminer une course maximale Cl de compression du manchon 6 au bout de laquelle l'entretoise 9 vient en appui sur la rondelle rigide 8. Cette course maximale Cl peut correspondre à une saturation en compression du manchon 6. 2860851 4 De préférence, les manchons 6, 7 sont en polyuréthane et ont des masses volumiques ou densités différentes assurant les différences de raideur en compression K1 et K2 de ces manchons. Au lieu d'être cyindrique, chacun des manchons 6, 7 peut être de forme tronconique, en obus ou analogue. La butée 1 à manchons élastiques 6, 7 et entretoise 9 est conçue de manière à répondre à un comportement cible fixé par une courbe théorique, telle que celle de la figure 2, donnant l'effort de compression E de la butée en fonction du déplacement relatif ou écrasement D de celle-ci. Lors d'un écrasement de la butée 1 dans le sens indiqué par la flèche Fl suite à un débattement de la roue du véhicule, la plaque 5 comprime le manchon 6, déjà précontraint en position de repos de l'amortisseur, jusqu'à atteindre la valeur de course maximale Cl déterminée par la longueur de l'entretoise 9 venant en contact avec la rondelle 8, la tige 2 se déplaçant dans le même sens que la flèche Fl. L'entretoise 9 non seulement limite la course Cl lors du débattement de sens F1 de l'amortisseur, mais permet de limiter la dégradation du manchon 6 qui est plus souple que le manchon 7. La figure 2 montre que le manchon 6 est initialement précontraint à une valeur de compression El d'environ 8daN et la course Cl de compression du manchon 6 suivant la première raideur constante K1 est d'environ 3,5 mm. Du fait que le manchon 7 a une raideur en compression K2 supérieure à la raideur en compression K1 du manchon 6, ce dernier se comprime totalement sur la course Cl délimitée par l'entretoise 9, mais durant la compression du manchon 6, le manchon 7 se comprime très légèrement du fait de leurs raideurs respectives mises en série et ceci permet d'avoir une transition douce, sans cassure, entre les deux pentes de la courbe de la figure 2 définies par les coefficients de raideur K1 et K2. Avec 2860851 5 les raideurs K1, K2 constantes, l'effort E de compression de chaque manchon 6, 7 de la butée 1 est donné par la formule E = K x D, avec K2 > Kl. Lorsque la roue du véhicule continue de débattre suivant le sens F1, le manchon 7 est à son tour comprimé sur la course C2. La figure 2 montre que la course C2 se décompose en deux parties, une partie allant d'environ 3,5 mm à environ 10 mm dans laquelle l'effort de compression du manchon 7 est E = K2 x D avec K2 constante et une seconde partie allant au-delà d'environ 10 mm correspondant à une raideur K3 en phase de saturation du matériau constituant le manchon 7, K3 n'étant pas constante. Ainsi, au delà de la course de compression de la butée 1, l'effort de compression ne reste pas constant et décroît jusqu'à stabilisation, ce qui intègre la notion d'amortissement ou perte mécanique indiquée en figure 2 par les expressions "course maintenue" et "relâchement de l'effort". Lors du débattement de la roue dans le sens opposé à celui de la flèche F1, il se produit une décompression du manchon 7, puis du manchon 6 jusqu'à que ce dernier revienne à sa position précontrainte initiale. Comme expliqué précédemment, la courbe de la figure 2 est théorique et, en réalité, la compression et la décompression de la butée 1 obéissent aux courbes de la figure 3 présentant un phénomène d'hystérésis. De toute façon, l'homme du métier saura choisir les matériaux ainsi que la forme et les dimensions des différents éléments du dispositif pour se conformer à une courbe donnée telle que celle de la figure 2 en phase de compression et pour maintenir l'hystérésis entre certaines limites en phase de détente. La butée de l'invention présente les avantages suivants. - la conception de la butée utilisant la combinaison d'une entretoise et de deux manchons en matériau élastomère permet de mieux respecter la courbe 2860851 6 cible souhaitée d'effort de compression suivant l'écrasement de la butée. En effet, la présence de l'entretoise entre les deux manchons en élastomère de raideurs différentes facilite la réalisation d'une loi donnée à deux pentes distinctes. De manière générale, une loi possédant n pentes sur n courses de compression de la butée peut être réalisée par n manchons en matériau élastomère associés à n - 1 entretoises dimensionnées de façon à respecter chaque course d'écrasement de la butée. Dans le cas où la courbe cible est complexe, par exemple une loi de type f(x)=xn ou ex, il est possible de respecter cette dernière en la considérant comme une succession de n pentes et en travaillant non seulement sur le choix des propriétés des matériaux constituant les manchons, mais également sur la forme de ceux-ci. D'un point de vue fonctionnel, la butée de l'invention est analogue à un système utilisant des ressorts de rappel à spires variables, à la différence que son dimensionnement et sa mise en uvre sont plus aisés. - L'utilisation d'une entretoise permet non seulement de déterminer la course précise du manchon 6, mais également de limiter la dégradation de celui-ci qui est plus souple que l'autre manchon de raideur plus élevée. 7 REVENDICATIONS 1. Butée de compression, notamment pour amortisseur de suspension de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins des premier (6) et second (7) manchons en matériau élastomère montés successivement coaxialement à la tige (2) de l'amortisseur (A) entre le corps (3) de ce dernier et la caisse (4) du véhicule de manière que les deux manchons (6, 7) puissent être comprimés successivement et en ce que le premier manchon (6) côté caisse a une raideur en compression plus faible que celle du second manchon (7) pour définir une courbe de compression déterminée ayant deux pentes distinctes. 2. Butée selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une entretoise rigide (9) logée concentriquement dans le premier manchon (6) coaxialement à la tige (2) de l'amortisseur (A) et ayant une longueur inférieure à celle du premier manchon (6) pour déterminer une course maximale de compression du premier manchon (6) au bout de laquelle l'entretoise (9) est immobilisée relativement au second manchon (7) lors de la compression de ce dernier. 3. Butée selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'une rondelle rigide (8) est interposée entre les deux manchons (6, 7) et sur laquelle vient en appui l'entretoise (9) à la fin de la course maximale de compression du premier manchon (6). 4. Butée selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la raideur en compression du premier manchon (6) est sensiblement constante et la raideur en compression du second manchon (7) est sensiblement constante sur une partie de sa course de compression et non constante vers la fin de sa course de compression correspondant à une raideur en phase de saturation du matériau élastomère du second manchon (7). 5. Butée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les courbes de 2860851 8 compression des manchons (6, 7) suivant leurs courses de compression et de décompression des manchons (6, 7) suite au relâchement de l'effort de compression, présentent un phénomène d'hystérésis. 6. Butée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chacun des deux manchons (6, 7) est réalisé en polyuréthane et les deux manchons (6, 7) ont des masses volumiques ou densités différentes. 7. Butée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque manchon (6, 7) est de forme cylindrique, tronconique, en obus, ou autre.