Brevet FR2868992A3 — publié le 20051021

FR 2868992 A3 20051021 FR 0503785 A 20050415 DESCRIPTION La présente invention concerne en général des ressorts à air pour des suspensions de véhicules automobiles, et plus particulièrement, un piston permettant de relier un ressort à air à un essieu, d'un type comprenant un corps réalisé en matière plastique, lequel comprend une partie radiale interne servant de moyeu, destinée à être reliée à l'essieu du véhicule, une partie radiale intermédiaire, sensiblement en forme de verre, dont la paroi du fond se raccorde à ladite partie radiale interne, et une partie radiale externe, servant principalement de jupe, qui définit une surface d'appui au niveau d'une extrémité d'une membrane du ressort à air, laquelle se raccorde à la surface latérale externe de la partie intermédiaire, l'extrémité supérieure de la partie intermédiaire dépassant par rapport à la partie externe de telle sorte qu'elle définisse une formation annulaire sur laquelle est logé de manière étanche un bord de ladite membrane. Un piston de ce type est décrit dans le certificat d'utilité N 0209190 de la Demanderesse mentionnée ci-dessus. Comme cela est connu, les ressorts à air sont utilisés dans un véhicule automobile pour relier un essieu à un châssis ou à une autre structure portante, présentant des fonctions de retenue élastique réglable pour absorber les irrégularités de la route ou du terrain sur lequel le véhicule circule. Conventionnellement, les ressorts à air comportent un premier élément, appelé plateau , pouvant être fixé directement ou indirectement au châssis d'un véhicule, un second élément, appelé piston , généralement placé plus bas par rapport au plateau et pouvant être relié à l'essieu et une membrane, de forme sensiblement cylindrique en matériau élastique, interposée entre le piston et le plateau et reliée à ceux-ci de façon à réaliser un assemblage étanche. A l'intérieur de la membrane, se trouve une zone pouvant être remplie d'air ou d'un autre gaz. En outre, il est connu d'utiliser des tampons dans les suspensions, s'il fallait un arrêt élastique de fin de course ou s'il fallait dans tous les cas atténuer un choc entre les deux parties desdites suspensions en mouvement relatif l'une par rapport à l'autre. Des ressorts à air sont également connus dans lesquels le tampon est appliqué directement sur le piston, celui-ci étant soit en métal soit en matériau polymère, ou sur le plateau du ressort à air. Ladite solution permet d'éviter d'appliquer le tampon sur la suspension, de telle sorte que cette dernière puisse être réalisée de la manière la plus simple possible. L'objectif de la présente invention est de concevoir une configuration permettant l'utilisation d'un tampon dans le ressort à air pour un piston du type décrit au début, grâce à laquelle le piston peut exercer une action d'amortissement des chocs et de transmission des charges, comparable à celle des pistons connus. Cet objectif est atteint selon l'invention grâce à un piston d'un ressort à air selon la définition qui précède, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une partie tubulaire, qui s'étend à partir de la paroi du fond de ladite partie intermédiaire de façon coaxiale à ladite partie interne, et un élément à plateau, solidaire avec ladite partie tubulaire, servant de butée pour un tampon en matériau élastique interposé entre le piston et un organe complémentaire correspondant du ressort à air, l'extrémité libre de la partie tubulaire servant de surface d'appui pour ledit élément à plateau. Les modes de réalisation préférés de la présente invention sont définis dans les revendications secondaires. Les caractéristiques et les avantages d'un piston d'un ressort à air selon l'invention deviendront évidents avec la description détaillée suivante de certains modes de réalisation préférés mais non limitatifs de l'invention, en faisant référence aux figures ci-jointes qui montrent: - figure 1: une vue en coupe d'un ressort à air comprenant un piston selon l'invention; figure 2: une vue en coupe longitudinale du piston représenté sur la figure 1; figure 3: une vue en coupe longitudinale d'un composant du piston représenté sur la figure 1; figure 4: une vue en coupe longitudinale d'une variante du piston de la figure 2; figure 5: une vue en perspective du piston de la figure 4; figure 6: une vue éclatée et en perspective du piston de la figure 4, muni d'un tampon; figure 7: une vue en élévation latérale d'un composant du piston de la figure 6; et figures 8a et 8b représentent des détails d'une variante supplémentaire du piston selon l'invention, correspondant aux détails indiqués respectivement par les flèches VIIIa et VIIIb des figures 3 et 2; et figure 9: une vue en coupe d'une variante du ressort à air de la figure 1 comprenant un piston selon l'invention. Sur la figure 1 est représenté un ressort à air comprenant un piston selon l'invention. Ledit ressort à air 1 comprend un plateau 10, d'un type conventionnel, pouvant être fixé, directement ou indirectement, au châssis du véhicule (non représenté), un piston 20 pour la liaison à un essieu du véhicule (non représenté), et une membrane 30, de forme sensiblement cylindrique et en matériau élastique, interposée entre le plateau 10 et le piston 20 et reliée à ceux-ci de façon à réaliser un assemblage étanche. A l'intérieur de la membrane 30 se trouve une zone pouvant être remplie d'air ou d'un autre gaz. En référence également à la figure 2, le piston 20 comprend un corps de tête 41 en matière plastique, par exemple en nylon 6 ou 6/6, de préférence renforcé avec de la fibre de verre, réalisé par exemple par moulage à injection, et destiné à servir de surface d'appui pour la membrane 30. Le corps de tête 41 du piston 20, de forme sensiblement cylindrique, comprend à l'intérieur une partie en forme de verre 141, dont l'embouchure 141a est orientée vers la membrane 30. Une jupe sensiblement cylindrique 142 se raccorde à la partie en forme de verre 141 grâce à une partie à bride 143, dépassant radialement de la partie en forme de verre 141. L'extrémité de la partie en forme de verre 141 orientée vers la membrane 30 dépasse axialement par rapport à la partie à bride 143 de la jupe 142, de telle sorte qu'elle définisse une formation annulaire 42. Ladite formation annulaire 42 est munie, en position distale et radiale externe, d'une dent circonférentielle 43. Ladite dent 43 interagit avec la surface radiale externe de la formation annulaire 42 et avec la surface de la partie à bride 143, de telle sorte qu'elle définisse un logement pour un bord 130 de la membrane 30. Ledit bord 130 de la membrane 30 est logé de manière étanche sur la formation annulaire 42, de telle sorte qu'elle forme un assemblage étanche, d'un type défini dans le métier comme étant auto-étanche (self-sealing). La jupe 142, ouverte à l'extrémité la plus éloignée de la membrane 30 et dans le sens opposé par rapport à ladite membrane 30, est ultérieurement reliée à la paroi latérale de la partie en forme de verre 141 grâce à des nervures radiales 147, conçues de façon à représenter une structure de renforcement pour le corps de tête 41. La jupe 142 et les nervures 147 sont réalisées d'une seule pièce avec la partie en forme de verre 141. A l'intérieur de la partie en forme de verre 141, un moyeu 151 est réalisé d'une seule pièce avec le fond 141a de celle-ci. Le moyeu 151 peut loger, moulé dans celui-ci, un insert métallique 160 muni de dispositifs 161 d'ancrage au plastique du moyeu 151. Ledit insert 160 permet le raccordement direct à un essieu d'un véhicule ou le raccordement indirect, par le biais d'autres éléments de suspension. Dans ce but, l'insert 160 présente un trou taraudé 162 pour visser un boulon de raccordement (non représenté). L'insert 160 permet d'absorber la charge de serrage du boulon de l'essieu du véhicule. Selon l'invention, à partir du fond 141b de la partie en forme de verre 141 s'étend vers la membrane 30 une partie tubulaire 170 coaxiale avec le moyeu 151, réalisée d'une seule pièce avec la partie en forme de verre 141 de façon à entourer le moyeu 151. La partie tubulaire 170 peut avoir une section quelconque. De préférence, ladite partie tubulaire 170 atteint une extension axiale de telle sorte que son extrémité libre définisse une surface de bord 171 orientée vers l'intérieur par rapport au bord de l'ouverture 141a de la formation annulaire 42. Ladite surface de bord 171 entoure une ouverture 171a coaxiale à l'ouverture 141a. En outre, la partie tubulaire 170 est reliée, sur son côté radial externe, aux parois latérales 141c de la partie en forme de verre 141 par le biais de nervures radiales de renfort 172 et, sur son côté radial interne, au moyeu 151 par le biais de nervures radiales de renfort 173. Lesdites nervures 172 et 173 s'étendent axialement à partir du fond 141b de la partie en forme de verre 141 et sont réalisées d'une seule pièce avec celle-ci. A partir de l'extrémité opposée, les nervures 173 qui relient le moyeu 151 à la partie tubulaire 170 s'étendent de préférence jusqu'à des faces d'extrémités 173a au même niveau que la surface de bord 171 de la partie tubulaire 170. La surface de bord 171 de la partie tubulaire 170, et les faces d'extrémités 173a des nervures 173, forment une surface d'appui pour un plateau porte- tampon 180, représenté séparément sur la figure 3. Ledit plateau 180, réalisé en une seule pièce en matière plastique, par exemple par le biais d'un moulage à injection, présente une face 181, qui reposera sur la surface de bord 171 de la partie tubulaire 170 et sur les faces d'extrémités 173a des nervures 173 et une face 182, qui sera orientée vers la membrane 30. La face 181 du plateau 180 présente une pluralité d'éléments d'appui 183 qui s'étendent axialement et qui sont disposés en cercle, munis aux extrémités libres de dents d'accrochage 183a, pouvant s'encliqueter dans des rainures complémentaires correspondantes 184 disposées sur la circonférence de la surface radiale interne de la paroi latérale 171c de la partie tubulaire 170. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, les dents d'accrochage 183a et les rainures 184 présentent des surfaces d'épaulement 183b et 184b sensiblement perpendiculaires à la direction axiale, visant à empêcher l'extraction du disque 180 de la partie tubulaire 170 du corps 41 du piston 20. En variante, comme cela est représenté sur les figures 8a et 8b, les éléments d'appui 183 sont munis de rainures 184' disposées sur la circonférence et munies de surfaces d'épaulement 184b' et la surface radiale interne de la paroi latérale 171c de la partie tubulaire 170 présente des dents complémentaires correspondantes 183a' munies de surfaces d'épaulement 183b'. Dans la variante du piston représentée sur les figures 4 à 7, sur lesquelles les éléments correspondants à ceux des figures 1 à 3 et 8a, 8b sont désignés par les mêmes repères, les dents d'accrochage 183a' sur la surface radiale interne de la paroi latérale 171c de la partie tubulaire 170 et les rainures correspondantes 184' sur les éléments d'appui 183 présentent au contraire des flancs inclinés exclusivement par rapport à la direction axiale. Comme cela est en outre bien visible sur les figures 4 et 5, dans la présente variante les nervures 172 qui relient la partie en forme de verre 141 à la partie tubulaire 170 s'étendent en direction axiale jusqu'à des faces d'extrémités 172a au même niveau que la surface de bord 171 de la partie tubulaire 170, de façon à représenter une surface supplémentaire d'appui pour le plateau porte-tampon 180. Comme cela est représenté plus clairement sur les figures 3 et 7, les éléments d'appui 183 sont séparés par des fentes axiales 185. Lesdites fentes 185 permettent une déformation élastique des éléments d'appui 183 pendant le montage du plateau 180 sur la partie tubulaire 170 du piston 20 et elles garantissent, en outre, en interagissant avec les nervures radiales 173 le centrage du plateau porte-tampon 180 sur le piston 20. La position axiale du plateau 180 et son extension radiale font en sorte que ledit plateau 180, après avoir été monté sur le piston 20, n'obstrue pas complètement l'ouverture 141a de la partie en forme de verre 141. En d'autres termes, l'espace interne interposé entre la partie en forme de verre 141 et la partie tubulaire 170 est en communication fluidique avec l'espace de la membrane 30 du ressort à air 1. Le dessin du plateau porte-tampon et le matériau dont il est composé ne sont toutefois pas essentiels pour l'invention, car ledit plateau peut être réalisé par exemple en métal et peut être fixé au piston par exemple par électro-soudure, boulonnage, vulcanisation et autres. Le plateau 180 présente sur la face 182 opposée à la face de montage 181 un élément central 186 sensiblement en forme de champignon, avec une tige 186a et une tête élargie 186b. Ledit élément en forme de champignon 186 est prévu pour le montage d'un tampon 190 (représenté sur les figures 1 et 6) en matériau élastomère ou polymère, sur le plateau 180. Le tampon 190, de forme sensiblement toroïdale, présente un trou de passage central 191 pour un ajustement à serrage avec l'élément en forme de champignon 186 du plateau de maintien 180. Le type d'assemblage du tampon 190 avec le plateau 180 n'est toutefois pas essentiel pour l'invention, puisque ledit assemblage peut être réalisé par exemple par boulonnage, vulcanisation et autres. Comme on peut le voir, le tampon 190 transmet l'énergie du choc axialement sur le piston 20 à travers le plateau porte-tampon 180. Le piston 20 doit être par conséquent capable de supporter les charges axiales dues au choc avec le plateau 10 du ressort à air et les charges radiales dues à la pression du gaz à l'intérieur de la membrane 30. Grâce à de simples dimensionnements des composants, il est toutefois possible d'obtenir des performances semblables à celles des pistons conventionnels munis de tampons. De manière avantageuse, le trou central 191 sur le tampon 190 et la géométrie particulière du piston 20 permettent d'obtenir un volume auxiliaire permettant d'augmenter le volume d'air contenu dans le ressort à air 1. Sur la figure 9, une variante du ressort à air de la figure 1 est représentée. Sur celle-ci, les éléments correspondants à ceux des exemples des figures 1 à 8a, b sont désignés par les mêmes repères. Dans ladite variante, on constate qu'un tampon 190' sensiblement identique au tampon 190 précédemment décrit est fixé au plateau 10 du ressort à air 1, au lieu d'être fixé sur l'élément à plateau 180 monté sur le piston 20. Par conséquent, l'élément à plateau 180 ne nécessite pas de procédés particuliers pour le montage du tampon, tandis que le plateau 10 du ressort à air 1 présente par exemple un élément en forme de champignon 186' pour l'ajustement à serrage avec le trou de passage central 191' réalisé sur le tampon 190', de manière analogue à ce qui a été précédemment décrit en référence au montage du tampon 190. Bien entendu, d'autres modes de montage du tampon 190' sont possibles, comme par exemple ceux décrits en référence au tampon 190. En outre, on constate que dans la variante de la figure 9, se trouvent des éléments d'appui complémentaires 283 disposés en périphérie sur le bord de l'élément à plateau 180, lesquels sont en contact avec la surface radiale interne des parois latérales 141c de la partie en forme de verre 141. Lesdits éléments d'appui périmétriques 283 simplifient encore le centrage du plateau porte-tampon 180 sur le piston 20, en interagissant avec les éléments d'appui 183 et avec les nervures radiales 173. Bien entendu, les éléments d'appui périmétriques 283 sont applicables également aux pistons relatifs aux modes de réalisation décrits en référence aux figures 1 à 8a, b. Comme on peut le voir, dans tous les modes de réalisation décrits, l'élément à plateau 180 du piston 20 sert de butée pour le tampon 190, 190', lequel est interposé entre le piston 20 et l'organe complémentaire correspondant du ressort à air 1, c'est à dire le plateau 10. Plus particulièrement, dans les modes de réalisation des figures 1 à 8a, b l'élément à plateau 180 détermine la position axiale du tampon 190 sur le piston 20, tandis que dans le mode de réalisation de la figure 9 l'élément à plateau 180 fixe les limites de mouvement axial du tampon 190', monté sur le plateau 10, par rapport au piston 20. Il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ici, qui doivent être considérés uniquement comme des exemples de réalisation du piston pour ressort à air; l'invention peut au contraire subir différentes modifications, selon les nombreuses variantes possibles qui seront jugées opportunes par l'homme du métier et qui sont comprises dans le cadre de l'invention, tel qu'il est défini par les revendications suivantes. 12 REVENDICATIONS 1. Piston (20) d'un ressort à air (1), servant à relier ledit ressort à air à un essieu d'un véhicule, comprenant: - un corps de tête (41) réalisé en matière plastique, lequel comprend une partie radiale interne (151) servant de moyeu, destinée à être reliée à l'essieu du véhicule, une partie radiale intermédiaire (141), sensiblement en forme de verre, dont la paroi du fond (141b) se raccorde à ladite partie radiale interne (151) et une partie radiale externe (142), servant principalement de jupe, qui définit une surface d'appui au niveau d'une extrémité d'une membrane (30) du ressort à air (1), laquelle se raccorde à la paroi latérale (141c) de la partie intermédiaire (141), l'extrémité ouverte de la partie intermédiaire (141) dépassant par rapport à la partie externe (142) de telle sorte qu'elle définisse une formation annulaire (42) sur laquelle est logé de manière étanche un bord (130) de ladite membrane (30), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une partie tubulaire (170), qui s'étend à partir de la paroi du fond (141b) de ladite partie intermédiaire (141) de façon coaxiale à ladite partie interne (151) et un élément à plateau (180), solidaire avec ladite partie tubulaire (170), servant de butée pour un tampon (190, 190') en matériau élastique interposé entre le piston (20) et un organe complémentaire correspondant (10) du ressort à air (1), l'extrémité libre de la partie tubulaire (170) servant de surface d'appui (171, 172a, 173a) pour ledit élément à plateau (180). 2. Piston selon la revendication 1, dans lequel des nervures radiales de renfort (147, 172, 173) sont réalisées entre une partie et l'autre dudit corps de tête (41). 3. Piston selon la revendication 2, comprenant des nervures (173) qui relient la partie interne (151) à la partie tubulaire (170), lesquelles s'étendent axialement de telle sorte qu'elles définissent des faces d'extrémités (173a) au niveau de ladite surface d'appui (171) de la partie tubulaire (170). 4. Piston selon la revendication 2 ou 3, comprenant des nervures (172) qui relient la partie intermédiaire (141) à la partie tubulaire (170), lesquelles s'étendent axialement de telle sorte qu'elles définissent des faces d'extrémités (172a) au niveau de ladite surface d'appui (171) de la partie tubulaire (170). 5. Piston selon une des revendications précédentes, dans lequel ladite partie tubulaire (170) présente une extension axiale de telle sorte que sa surface d'appui (171) soit orientée vers l'intérieur par rapport à l'extrémité ouverte de la partie intermédiaire (141). 6. Piston selon une des revendications précédentes, dans lequel ledit tampon (190) est monté sur ledit élément à plateau (180). 7. Piston selon la revendication 6, dans lequel ledit élément à plateau (180) présente une face (182) orientée vers ladite membrane (30), munie d'un élément central (186) pour le montage dudit tampon (190), pouvant s'engager dans un trou de passage (191) dudit tampon (190). 8. Piston selon une des revendications précédentes, dans lequel ledit élément à plateau (180) présente une face (181) orientée vers ledit corps de tête (41) du piston, à partir de laquelle s'étendent axialement des éléments d'appui (183) disposés en cercle, munis à leurs extrémités libres d'éléments d'accrochage (183a; 184'), pouvant s'encliqueter avec des éléments complémentaires correspondants (184; 183a') sur la surface radiale interne de la partie latérale (171c) de la partie tubulaire (170). 9. Piston selon la revendication 8, dans lequel lesdits éléments d'accrochage (183a, 184; 184', 183a') présentent des surfaces d'épaulement correspondantes (183b, 184b; 183b', 184b') sensiblement perpendiculaires à la direction axiale, afin d'empêcher l'extraction du plateau (180) de la partie tubulaire (170). 10. Piston selon une des revendications précédentes, dans lequel ledit plateau (180) est monté sur la partie tubulaire (170) de telle sorte qu'elle permette une communication fluidique entre l'espace interne entouré par la partie tubulaire (170) et l'espace de la membrane (30) du ressort à air (1).