Brevet FR2859412A1 — publié le 20050311

Dispositif de butée de suspension La présente invention concerne le domaine des butées de suspension utilisées en particulier sur les véhicules automobiles dans les jambes de suspension téléscopiques des roues directrices. Une butée de suspension comprend généralement une bague supérieure et une bague inférieure entre lesquelles sont disposés des éléments roulants, sous la forme de billes ou de rouleaux. Une butée de suspension est généralement disposée dans la partie supérieure de la jambe de suspension, entre un ressort de suspension et un élément supérieur solidaire de la caisse du véhicule. Le ressort du dispositif de suspension est installé autour de la tige du piston d'amortisseur dont l'extrémité est solidaire d'un bloc support élastique. Le roulement de butée de suspension permet un mouvement de rotation entre la coupelle d'appui du ressort, mobile en rotation, et le bloc support élastique qui est fixé à la caisse du véhicule. Le mouvement angulaire relatif entre la coupelle d'appui du ressort et le bloc élastique découle d'un braquage de la roue directrice et/ou de la compression du ressort de suspension. La butée de suspension permet également de transmettre les efforts axiaux entre le ressort et la caisse du véhicule. Ainsi, le document FR-A-2 829 429 décrit une butée de suspension comprenant un roulement de butée, une coupelle d'appui pour un ressort et un bloc support élastique. Le roulement comprend une bague supérieure disposée dans un capot supérieur annulaire formant interface entre la bague supérieure et le bloc élastique, et une bague inférieure. Il est également prévu un capot inférieur annulaire formant interface entre la bague inférieure et la coupelle d'appui du ressort. Un capot peut comprendre une lèvre élastique radialement s'étendant en direction d'une jupe de l'autre capot en formant un passage étroit et en coopérant avec un bourrelet radial de la jupe pour autoriser un mouvement axial dans un sens tout en interdisant un mouvement axial inverse. Toutefois, dans de nombreuses jambes de force de conception récente, les ressorts ont une forme complexe et exercent après leur mise en place sur le véhicule un effort axial qui ne passe pas par l'axe du roulement. La géométrie du ressort est telle qu'avant sa mise en précontrainte et durant le début de la mise en précontrainte, les spires des extrémités du ressort exercent sur les appuis respectifs des efforts non uniformément répartis et/ou localisés sur un secteur angulaire limité. Ceci se répercute donc au niveau de l'extrémité supérieure du ressort par l'application d'un effort non-uniformément réparti sur le capot inférieur de la butée. Lorsque la zone d'appui du ressort est située radialement extérieurement au diamètre d'appui des billes sur les bagues, la concentration des efforts d'appui du ressort sur une zone du capot située à l'extérieur de la zone d'appui des billes peut exercer sur le capot inférieur un moment de basculement autour des billes qui provoque un désencliquetage partiel des deux capots sur le côté diamétralement opposé au point d'application de l'effort. L'interférence radiale de l'encliquetage est en effet relativement réduite car elle est uniquement destinée à assurer une retenue axiale de manutention des capots. Les capots étant réalisés en une matière synthétique relativement rigide souvent du polyamide PA 6.6 chargé de fibres de verre une interférence forte pourrait provoquer des contraintes inacceptables sur le matériau et des fissurations ou ruptures locales. Lorsque la précontrainte définitive est exercée sur le ressort, la spire inférieure vient complètement en appui sur la coupelle, ce qui produit une modification de l'orientation et de la répartition de la charge exercée par le ressort sur le capot qui tend à se refermer. A la suite de nombreux essais, la demanderesse s'est aperçue que lorsque les deux capots sont désolidarisés au-delà d'une certaine limite, lesdits capots ne reviennent généralement pas correctement en place et il se produit ultérieurement des frottements relatifs locaux entre lesdits capots qui sont à l'origine d'un fonctionnement incorrect de la butée de suspension avec génération de bruit et d'un couple de frottement excessif. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. La présente invention propose une butée de suspension adaptée à différents types de ressorts tout en conservant un fonctionnement fiable et silencieux. Le dispositif de butée de suspension, selon un aspect de l'invention, comprend un roulement pourvu de deux bagues et d'éléments roulants disposés entre les bagues, et deux capots chacun en contact avec une bague. L'un des capots comprend un bourrelet circulaire et l'autre capot comprend une portion axiale pourvue de crochets destinés à s'encliqueter sur le bourrelet. Un espace axial de hauteur b subsiste entre lesdits crochets et ledit bourrelet. Un des capots comprend une partie opérationnelle pourvue d'un chanfrein destiné à faciliter l'encliquetage avec l'autre capot, d'une surface axiale de hauteur a et de diamètre D, et d'une surface sensiblement radiale de retenue. L'autre capot comprend une partie opérationnelle pourvue d'un chanfrein destiné à faciliter l'encliquetage, d'une surface axiale de hauteur c, et d'une surface sensiblement radiale de retenue. La somme des hauteurs a+b+c est supérieure à 1,9 % du diamètre D. On parvient ainsi à réduire très significativement le risque de dysfonctionnement de la butée par désalignement excessif des axes des capots lors du montage du ressort. Dans un mode de réalisation de l'invention, les capots sont réalisés en matière synthétique, par exemple à partir de polyamide. Avantageusement, l'un des capots est un capot inférieur pourvu d'une surface inférieure d'appui pour un ressort, ou d'une coupelle d'appui du ressort. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'un des capots est un capot supérieur pourvu d'une jupe axiale dirigée vers le bas avec des crochets prévus sur son alésage, ladite jupe coiffant au moins un bourrelet circulaire de l'autre capot. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'un de capots est un capot supérieur pourvu d'une jupe axiale dirigée vers le bas, pourvue d'un bourrelet sur une partie intérieure, ladite jupe coiffant au moins une partie de l'autre capot comprenant des crochets. Le bourrelet peut être annulaire. Dans un mode de réalisation de l'invention, la hauteur c est supérieure à la hauteur a. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la hauteur c est inférieure à la hauteur a. Dans un mode de réalisation de l'invention, la hauteur c est supérieure à la hauteur b. En d'autres termes, les capots supérieur et inférieur comprennent généralement un dispositif de retenue axiale mutuelle par clipsage permettant de constituer un ensemble pouvant être manipulé et transporté sans risque de démontage accidentel des éléments. Les capots peuvent également comporter des dispositifs d'étanchéité permettant au roulement d'être logé dans un espace clos isolé des pollutions externes telles que les projections d'eau ou les salissures diverses. L'ensemble formé par le roulement et les capots est disposé entre la caisse du véhicule et une partie supérieure du ressort. L'appui sur la caisse du véhicule peut se faire de façon directe ou par l'intermédiaire d'un coupelle ou encore d'un bloc élastique filtrant. Le ressort, disposé autour de l'amortisseur, vient en appui par son extrémité inférieure sur une coupelle d'appui solidaire du cylindre d'amortisseur et vient en appui directement ou indirectement à son extrémité supérieure sur le capot inférieur. Le ressort est installé autour de la tige du piston d'amortisseur. La butée de suspension permet ainsi de transmettre les efforts axiaux entre le ressort et la caisse du véhicule. Les capots peuvent être réalisés en une matière synthétique moulée par injection, par exemple du polyamide PA 6.6 chargé de fibres de verre. Les capots supérieur et inférieur peuvent être encliquetés en les positionnant concentriquement l'un sur l'autre et en exerçant un effort axial tendant à les rapprocher l'un de l'autre. Les capots permettent une transmission des efforts axiaux entre les chemins de roulement des bagues et les éléments sur lesquels la butée vient en appui dans de bonnes conditions de répartition des charges. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale de l'extrémité supérieure d'une jambe de force de suspension selon un aspect de l'invention; la figure 2 est une vue plus complète de la jambe de force de la figure de la figure 1; la figure 3 est une vue de détail d'une butée de suspension en cours de déclipsage des capots; la figure 4 est une vue de détail d'une butée de suspension avec des capots décrochés l'un de l'autre; la figure 5 est une vue de détail d'une butée de suspension avec des capots en position normale; et la figure 6 est une variante de la figure 5. Comme on peut le voir sur la figure 1, l'extrémité supérieure d'un amortisseur comprend une tige 1 de piston liée par son extrémité supérieure à un bloc support élastique 2 qui vient en appui dans un élément du châssis 3 formant siège en étant solidarisé avec celui-ci. Le bloc support élastique 2 comprend un élément de liaison intérieur 4 annulaire réalisé en deux parties 4a et 4b sur lesquelles vient se monter l'extrémité de la tige 1 du piston d'amortisseur au moyen d'un écrou 5, et un élément de liaison extérieur 6 annulaire servant à la solidarisation avec le châssis 3, l'ensemble de ces éléments étant centré autour d'un axe 7. Une butée à roulement 8 est monté en contact avec l'élément de liaison extérieur 6. Le bloc support élastique comprend un bloc de caoutchouc 9 adhérisé à la surface d'une partie intérieure de l'élément de liaison extérieur 6 et serré entre les parties 4a et 4b en forme de coupelle de l'élément de liaison intérieur 4. On réalise ainsi une liaison axiale avec filtration des vibrations entre la tige 1 et le châssis 3. L'élément de liaison extérieur 6 est fixé au châssis 3 par des moyens non représentés, par exemple par vissage ou boulonnage. On voit également le ressort de suspension 10 dont l'extrémité supérieure s'appuie sur la butée à roulement 8 et un tampon amortisseur 11 solidaire de l'extrémité inférieure de la partie inférieure 4b de l'élément de liaison intérieur 4, entourant la tige de piston 1 et formant un moyen d'amortissement ultime en cas de talonnage afin d'éviter un contact direct entre le cylindre d'amortisseur et ladite partie inférieure 4b de l'élément de liaison intérieur 4. L'élément de liaison extérieur 6 comprend une portion radiale extérieure 6a en contact d'un côté avec le châssis 3 et du côté inférieur avec la butée à roulement 8, qui se prolonge vers le bas à partir de son extrémité intérieure par une portion axiale 6b également en contact avec un alésage de la butée à roulement 8. L'élément de liaison extérieur 6 se complète par une portion 6c noyée dans le bloc de caoutchouc 9 et issue de l'extrémité inférieure de la portion axiale 6b. La butée à roulement 8 comprend un roulement comportant une bague supérieure 12, une bague inférieure 13, entre lesquelles sont logés les éléments roulants 14, ici des billes, maintenus circonférentiellement régulièrement espacés par une cage 15 en matériau synthétique. Les bagues supérieure 12 et inférieure 13 sont formées en tôle d'acier par découpe et emboutissage, avantageusement à partir de deux portions concentriques d'un même flan de tôle. La bague supérieure 12 comprend une portion toroïdale 12a présentant en section droite un profil interne concave en quart de cercle et apte à former un chemin de roulement torique pour des billes, ladite portion toroïdale 12a étant prolongée vers l'intérieur par une portion radiale 12b s'étendant à partir d'un bord inférieur de la portion toroïdale 12a. La bague inférieure 13 comprend une portion toroïdale 13a présentant en section droite un profil interne concave en quart de cercle et apte à former un chemin de roulement torique pour des billes, ladite portion toroïdale 13a étant prolongée vers l'extérieur par une portion radiale 13b, s'étendant à partir d'un bord supérieur de la portion toroïdale 13a. Le diamètre extérieur de la bague supérieure 12 est sensiblement égal au diamètre intérieur de la bague inférieure 13. La butée de suspension 8 comprend, en outre, un capot supérieur annulaire 16 et un capot inférieur annulaire 17 en matériau synthétique tel qu'un polyamide de type PA 6.6 chargé de fibres de verre. Le capot supérieur 16 comprend une partie supérieure massive 18 pourvue d'une surface supérieure radiale 18a en contact avec la surface inférieure de la portion radiale 6a de l'élément de liaison extérieur 6, d'une surface inférieure 18b de forme sensiblement radiale mais pourvue sur son extrémité intérieure d'un zone toroïdale en concordance de forme avec la portion toroïdale 12a de la bague supérieure 12, d'un alésage 18c qui peut être emmanché sur la portion axiale 6b de l'élément de liaison extérieur 6 et d'une surface extérieure axiale 18d. Le capot supérieur 16 se complète par une jupe axiale intérieure 19 située dans le prolongement de l'alésage 18c et orientée vers le bas et une jupe axiale extérieure 20 située dans le prolongement de la surface extérieure axiale 18d de la portion massive 18 et orientée vers le bas. La jupe 20 porte sur son alésage une pluralité de crochets 21 ou d'ergots dirigés radialement vers l'intérieur, disposés dans un même plan radial et circonférentiellement régulièrement répartis. Le capot inférieur 17 comprend une portion massive 22 de diamètre extérieur inférieur à celui du capot supérieur 16 et d'alésage de même diamètre que l'alésage 18c. Sur sa surface inférieure, le capot inférieur 22 comprend une surface d'appui 22a pour la spire d'extrémité du ressort 10 sous la forme d'une surface radiale débouchant vers l'extérieur, se prolongeant vers l'intérieur par une portion toroïdale en quart de cercle assurant ainsi un bon centrage du ressort 10. La surface supérieure 22b de la portion massive 22 comprend une zone centrale de forme toroïdale en concordance de forme avec la portion toroïdale 13a de la bague inférieure 13 et se prolongeant vers l'intérieur et vers l'extérieur par deux zones radiales. Le capot inférieur 17 se complète par un bourrelet 23 annulaire formé à la jonction de la surface supérieure 22b et d'une surface extérieure radiale 22c de la portion massive 22. La surface axiale extérieure 22c de la portion massive 22 présente un diamètre inférieur au diamètre du cercle fictif passant par les extrémités radiales intérieures libres des crochets 21 du capot supérieur 16. Le bourrelet annulaire 23 du capot inférieur 17 présente un diamètre extérieur supérieur au plus petit diamètre fictif des crochets 21 et inférieur à celui de l'alésage de la jupe axiale extérieure 20 du capot supérieur 16. En position montée, illustrée sur la figure 1, le bourrelet 23 est disposé au-dessus des crochets 21. La structure générale de l'amortisseur sera mieux comprise en référence à la figure 2 où l'on voit que la tige d'amortisseur 1 fait saillie vers le haut à partir du cylindre 24 d'amortisseur. Une coupelle 25 est solidaire du cylindre 24, par exemple par soudure, et reçoit directement ou par une pièce intermédiaire l'appui de la spire d'extrémité inférieure 10a du ressort 10. La spire d'extrémité supérieure 10b du ressort 10 est en appui sur la surface 22a de la portion massive 22 du capot inférieur 17. Lors de l'assemblage de la butée dans le dispositif de suspension, ladite butée est mise progressivement en précontrainte par le ressort. Si la géométrie et/ou le positionnement du ressort sont tels que l'effort exercé par la spire d'extrémité supérieure 10b du ressort sur la surface 22a de la partie massive 22 du capot inférieur 17 n'est pas uniformément réparti sur ledit capot, il en résulte un moment de basculement M qui tend à faire remonter le côté du capot inférieur 17 le plus chargé par la spire 10b et à faire descendre vers le bas, c'est-à-dire en direction de la coupelle 25 le côté opposé du capot 17, à droite sur la figure 2, et ce d'autant plus que le ressort 10 présente un diamètre d'hélice supérieur à celui du cercle passant par le centre des éléments roulants 14. Comme on peut le voir sur la figure 3, le moment de basculement M est susceptible de provoquer un désengagement partiel de capots inférieur 17 et supérieur 16. On voit ici que les crochets 21 formés sur l'alésage de la jupe axiale extérieure 20 du capot supérieur 16 comprennent une surface supérieure radiale 21a, un alésage axial 21b et un chanfrein inférieur 21c formant une surface tronconique orientée sensiblement à 45 par rapport à l'axe 7. Le bourrelet annulaire 23 du capot inférieur 17 comprend une surface inférieure radiale 23a, une surface extérieure axiale 23b, un chanfrein supérieur 23c formant une surface tronconique orientée sensiblement à 45 par rapport à l'axe 7, et enfin une surface supérieure radiale 23d. La jupe 20 du capot supérieur 16 est ici déformée et fléchie radialement vers l'extérieur tandis que la surface axiale intérieure 21b des crochets 20 est en contact de frottement sur la surface axiale extérieure 23b du bourrelet 23 du capot inférieur 17. Une telle position à titre transitoire lors du montage peut parfaitement être supportée. Lors de la mise en charge finale du dispositif, la spire supérieure 10b du ressort 10 viendra en contact avec le capot inférieur sur une portion angulaire plus importante et provoquera alors un appui mieux réparti d'où une remontée du capot inférieur 17 dans sa partie descendue vers le bas en figure 3 et un réencliquetage du bourrelet 23 et des crochets 21. Si par contre, en phase de mise en charge transitoire, la butée se trouve dans la situation illustrée sur la figure 4, le décalage d'un côté du capot inférieur 17 est encore plus prononcé, les surfaces axiales respectives du bourrelet 23 et des crochets 21 ne sont plus en contact. Au contraire, les chanfreins respectifs 23c et 21c du bourrelet 23 et des crochets 21 sont en contact mutuel. L'expérience montre que, dans ce cas, le réencliquetage des capots et la remise en position normale de fonctionnement, même lors d'un appui plus prononcé du ressort 10 sur le capot inférieur 17, ne se fait généralement pas de façon correcte. Il peut se produire en effet des déformations locales permanentes et des désalignements des capots qui provoquent des frottements parasites générant un couple excessif de fonctionnement de la butée et/ou des bruits indésirables sur le véhicule. Sur la figure 5, on a représenté une jambe de suspension en conditions normales de fonctionnement en notant D le diamètre de la surface extérieure axiale 23b du bourrelet 23, a la hauteur dans le sens axial de ladite surface extérieure axiale 23b, b la distance axiale séparant la surface inférieure radiale 23a du bourrelet 23 de la surface supérieure radiale 21a des crochets 21 et c la hauteur dans le sens axial de la surface intérieure axiale 21b des crochets 21. Suite à de nombreux essais, la demanderesse s'est aperçue que les quatre paramètres précités devaient être corrélés les uns par rapport aux autres afin d'éviter de se retrouver dans la situation illustrée sur la figure 4 où le retour dans une position normale tel qu'illustré sur la figure 5 est extrêmement difficile tout en tolérant la position transitoire illustrée sur la figure 3 dans laquelle le retour dans la position normale reste possible lors de la mise en charge de la butée. On doit donc avoir la somme a+b+c des hauteurs axiales supérieure à 1,9 % du diamètre D. On comprend que plus le diamètre du capot inférieur est élevé, plus un décalage d'un angle donné se traduit par un décalage important en hauteur niveau du bourrelet du côté concerné par ce basculement du capot inférieur. La hauteur axiale b qui correspond au jeu entre la surface inférieure radiale 23a du bourrelet 23 et la surface supérieure radiale 21a des crochets 21 participe également à ce phénomène. On parvient ainsi à éviter que le cercle intersection du chanfrein 23c et de la surface extérieure axiale 23b du bourrelet 23 ne passe en dessous, même en un seul point, du cercle intersection du chanfrein 21c et de la surface intérieure axiale 21b du crochet 21. Le mode de réalisation illustré sur la figure 6 est proche du précédent à ceci près que le bourrelet est remplacé par une série de crochets 23 du capot inférieur 17 présentant en coupe axiale sensiblement la même forme que ledit bourrelet et circonférentiellement régulièrement espacés. Les crochets du capot supérieur 16 sont remplacés par bourrelet annulaire 21 de forme identique en coupe axiale et circulairement continu. Le fléchissement sera ici assuré par les crochets 23 et non plus par la jupe extérieure 20. A cet effet, une encoche 26 est ménagée dans la surface supérieure 22b de la portion massive 22 du capot inférieur 17 radialement entre les crochets 23 et la portion radiale de grand diamètre 13b de la bague inférieure 13 pour accroître la souplesse des crochets 23 et donc favoriser leur fléchissement lors du montage. Ainsi, lorsque la butée est en position de désaxement des capots, c'est-àdire qu'elle baille en position extrême, il faut toujours qu'une portion du dispositif de retenue de l'un des capots reste en contact avec une surface axiale du dispositif de retenue de l'autre capot. Grâce à l'invention, on réalise de façon simple un dispositif fiable d'encliquetage des capots supérieur et inférieur, apte à supporter temporairement un désencliquetage partiel et localisé angulairement pendant la phase de mise en précontrainte du ressort. Ainsi, pendant la mise en précontrainte du ressort, la spire supérieure 10b dudit ressort 10 commence à appuyer en un seul point de la surface inférieure 22a de la portion massive 22 du capot inférieur 17 puis vient en contact avec ladite surface 22a sur un secteur angulaire d'autant plus grand que la force de mise en précontrainte axiale est grande, jusqu'au moment où le secteur angulaire d'appui est suffisamment important pour que le moment de basculement soit nul, ou s'inverse, ce qui permet un réencliquetage convenable des dispositifs de retenue mutuelle des capots inférieur et supérieur. Bien entendu, l'invention peut se concevoir avec de nombreuses variantes. On peut prévoir une hauteur axiale c supérieure à la hauteur axiale a contrairement à ce qui est illustré sur la figure 5, ou encore une hauteur axiale b supérieure à la hauteur axiale c ou encore supérieure à la hauteur axiale a . REVENDICATIONS 1-Dispositif de butée de suspension (8) comprenant un roulement pourvu de deux bagues (12,13) et d'éléments roulants (14) disposés entre les bagues, et deux capots chacun en contact avec une bague, l'un des capots (17) comprenant un bourrelet circulaire (23) et l'autre capot (16) comprenant une portion axiale (20) pourvue de crochets (21) destinés à s'encliqueter sur ledit bourrelet, caractérisé par le fait que les crochets (21) laissent subsister entre lesdits crochets et ledit bourrelet (23) un espace axial de hauteur b, un des capots comprend une partie opérationnelle pourvue d'un chanfrein destiné à faciliter l'encliquetage avec l'autre capot, d'une surface axiale de hauteur a et de diamètre D, et une surface radiale de retenue, et l'autre capot comprend une partie opérationnelle pourvue d'un chanfrein destiné à faciliter l'encliquetage, d'une surface axiale de hauteur c, et d'une surface radiale de retenue, la somme des hauteurs a+b+c étant supérieure à 1,9% du diamètre D. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les capots sont réalisés en matière synthétique. 3-Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les capots comprennent du polyamide. 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'un des capots est un capot inférieur (17) pourvu d'une surface inférieure d'appui (22a) pour un ressort (10). 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'un des capots est un capot supérieur (16) pourvu d'une jupe axiale (20) dirigée vers le bas, équipée de crochets (21) sur son alésage, ladite jupe coiffant au moins un bourrelet circulaire (23) de l'autre capot (17). 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'un des capots est un capot supérieur (16) pourvu d'une jupe axiale (20) dirigée vers le bas, pourvue d'un bourrelet sur une partie intérieure, ladite jupe coiffant au moins une partie de l'autre capot comprenant des crochets. 7-Dispositif - selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la hauteur c est supérieure à la hauteur a. 8-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la hauteur c est inférieure à la hauteur a. 9-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la hauteur c est supérieure à la hauteur b.