Brevet FR2895435A1 — publié le 20070629

L'invention concerne une butée d'ouvrants pour véhicules automobiles. Dans l'industrie automobile il est connu, pour assurer le contact permanent et le rattrapage de jeu de la gâche de fermeture des portes de coffres ou de hayons, ainsi que pour absorber les chocs lors de leur fermeture, d'utiliser des dispositifs plus généralement appelés : butées de hayon, butées de porte de coffre, butées de claquage, butées de maintien, butées de volet... De telles butées sont réalisées en caoutchouc ou en matière thermoplastique élastomère, en combinaison, le plus souvent, avec un insert plastique pour assurer une fonction de clipsage ou de rigidité. Elles sont fixées à la caisse ou sur la porte du coffre des véhicules par clipsage, vissage, ou par l'intermédiaire d'autres moyens de fixation rapide. Cependant, il est essentiel d'assurer et de concilier trois fonctions, à savoir : le maintien de la porte du hayon ou du coffre, une fonction de surcourse et une isolation vibro-acoustique de celui-ci. Concernant la fonction de maintien, lorsque le hayon ou le coffre est fermé, la butée d'ouvrants est généralement comprimée à une valeur nominale de 2,5 mm, afin qu'elle exerce un effort prédéterminé sur le hayon ou le coffre. Par contre, l'entrefer de la butée par rapport à la porte de hayon ou de coffre peut varier d'environ plus ou moins 1,5 mm, c'est-à-dire que, dans cet exemple, lorsque l'entrefer est maximum, la butée est comprimée d'environ 1 mrn avec un effort correspondant sur le hayon ou le coffre. Lorsque l'entrefer est au minimum, la butée est comprimée de 4 mm et exerce un effort plus important sur le hayon ou le coffre. Cependant, le paramètre le plus important pour le maintien de la porte de hayon 30 ou de coffre est l'effort exercé par la butée, car, si cet effort est trop faible, le maintien ne sera pas garanti et pourra entraîner des vibrations de l'ouvrant, et, si cet effort est trop important, la fermeture du hayon ou du coffre sera plus difficile. Pour éviter ces inconvénients, il est nécessaire que les efforts, correspondant respectivement à l'entrefer maximum et minimum, soient proches de celui correspondant à la compression nominale. La fonction de surcourse assure quant à elle que, lors d'une fermeture rapide de la porte de hayon ou de coffre, la butée évite, qu'en fin de course, la porte vienne porter contre un élément de la caisse du véhicule. En effet, ces contacts, générateurs de claquements, sont susceptibles de détériorer l'ouvrant ou un élément de la caisse (feux, garniture d'habillage de porte, joint d'étanchéité, pare-chocs, etc.). Il faut donc créer un mur , correspondant à la partie (c) de la loi idéale de la figure 1. La fonction d'isolation vibro-acoustique, importante sur les véhicules à motorisation diesel et pour de basses vitesses de rotation générant une vibration de faible amplitude de la porte de hayon ou de coffre, de l'ordre de plus ou moins 0,1 mm ou de plus ou moins 0,05 mm par exemple, due au pompage de la porte correspondante, consiste à réduire le mode propre du hayon ou du coffre aux environs de 20 Hz ; mais, pour atteindre cet objectif, il est nécessaire de rapprocher la raideur dynamique réelle de la butée de sa raideur statique, afin de les rendre aussi proches que possible. Dans l'art antérieur : La fonction de maintien est assurée par l'utilisation de géométrie permettant d'obtenir un effort sensiblement constant sur une plage de déformation déterminée, ou encore, en utilisant des butées en bi-matières de duretés différentes ; cependant, les résultats ainsi obtenus ne peuvent être considérés comme totalement satisfaisants, en raison d'une trop forte montée en effort de la butée lors de sa compression. En effet, la courbe de compressibilité d'un matériau élastomère est de type exponentiel (courbe en pointillé de la figure 1). La fonction de surcourse est obtenue : soit par l'adjonction de butées de surclaquage, soit par la création d'une zone d'incompressibilité dans la butée. La première solution engendre un coût supplémentaire et la seconde n'est pas compatible avec l'objectif poursuivi par la fonction de maintien de la butée, qui est de maintenir un effort sensiblement constant sur une plage de déformation déterminée. - La fonction d'isolation vibro-acoustique est assurée par l'utilisation d'un matériau en caoutchouc, de faible raideur dynamique, conservant une raideur statique très voisine ; mais, cette solution ne peut être considérée comme entièrement satisfaisante car, en effet, il est très difficile de diminuer efficacement la raideur dynamique de ce genre de matériau sans que sa raideur statique diminue elle aussi. On connaît déjà un dispositif amortisseur pour pièces mobiles de véhicules automobiles, tel que celui décrit dans le brevet européen EP 1 300 290, comportant une vis munie d'un axe et d'une tête, un élément amortisseur avec évidement pour le logement de la tête de l'axe de la vis, le côté inférieur de la dite tête étant adjacent à un épaulement annulaire de l'évidement, et un ressort à boudin, disposé entre une butée située sur l'axe de la vis et l'élément amortisseur, qui précontraint le dit élément amortisseur contre la tête de l'axe. L'élément amortisseur consiste en deux sections réalisées dans des matériaux différents, dont une section est réalisée dans un matériau plus tendre et forme une surface de contact et a un rôle de butée, et dont l'autre section est réalisée dans un matériau plus dur et forme une surface de guidage.30 On remarque que, dans ce mode de réalisation, le ressort que comporte la butée n'a qu'une fonction de rappel de l'élément amortisseur contre la tête de l'axe de la vis et, par conséquent, d'élimination d'un jeu qui pourrait subsister entre la surface de butée de l'élément amortisseur et la porte du hayon ou du coffre en cas de mauvaise fermeture de celle-ci et pour amortir les battements que cela pourrait provoquer; l'élément amortisseur proprement dit n'entrant en fonction qu'après une compression suffisante du ressort pour que la base du dit amortisseur soit en contact avec la rondelle située à la base de l'axe. On retrouve alors les inconvénients présentés par les dispositifs à bi-matériaux utilisés pour remplir la fonction de maintien évoquée au premier alinéa de la description de l'art antérieur développé plus haut. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus évoqués, présentés par les butées d'ouvrants de l'art antérieur. Cette invention, telle qu'elle se caractérise, résout le problème consistant à définir un procédé d'isolation vibro-acoustique de la porte du coffre ou du hayon d'un véhicule et à créer une butée déformable d'ouvrants de véhicules automobiles avec laquelle, d'une part, la fonction de maintien soit assurée en combinaison avec une fonction de surcourse présentant des propriétés dynamiques satisfaisantes pour limiter, voire supprimer, le bourdonnement dû au pompage des portes de coffres et de hayons et, d'autre part, on puisse recourir, pour cela, à des composants très simples, faciles à assembler et à monter sur les véhicules. De manière préférée, mais non strictement nécessaire, cette butée comprend un élément amortissant pour absorber les chocs, afin d'éviter d'abîmer soit la carrosserie du véhicule, soit la butée elle-même. Le procédé d'isolation vibro-acoustique de la porte du coffre ou du hayon d'un véhicule selon l'invention, consistant à interposer, entre le dit coffre ou le dit hayon et la caisse ou la porte du coffre, une butée déformable offrant une raideur statique K et une composante élastique de sa raideur dynamique K' déterminées de façon à rendre le rapport K'/K aussi voisin que possible de l'unité en utilisant un dispositif de raideur dynamique K' se rapprochant de la raideur statique K, se caractérise principalement en ce qu'il consiste à accroître la raideur statique K de l'ensemble par action d'un ressort de caractéristiques appropriées, après contrainte initiale déterminée en fonction de la loi de compression effort (E(N))/déplacement (C(mm)) que l'on désire obtenir. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé d'isolation vibro-acoustique de la porte du coffre ou du hayon d'un véhicule selon l'invention se caractérise en ce qu'il est constitué, pour l'essentiel : d'un fût inférieur se fixant sur un élément de carrosserie du véhicule, d'un fiït supérieur coulissant dans le fût inférieur et venant, en fin de course utile, faire corps avec celui-ci, d'un ressort disposé à l'intérieur des fûts et rappelant, en permanence, le fut supérieur vers une position déterminée par rapport au fût inférieur. Préférentiellement, le fût supérieur est associé à un élément amortissant ; le dit 20 élément amortissant étant solidarisé au fût supérieur, ou à l'élément mobile de carrosserie venant prendre appui sur la butée pour servir de contre-butée. Les deux fûts et le ressort sont assemblés par l'intermédiaire d'un moyen de retenue à clips. La butée peut être entourée d'une chaussette assurant son étanchéité. Selon un mode de réalisation, l'élément amortissant, lorsqu'il est solidarisé au fût supérieur, a un diamètre correspondant au moins au diamètre intérieur du fut 30 inférieur. 15 25 Selon un autre mode de réalisation, la hauteur de la partie coulissante du fût supérieur est égale à celle de l'alésage dans laquelle elle coulisse. Selon un autre mode de réalisation, correspondant à une hauteur de la partie coulissante du fut supérieur inférieure à celle de l'alésage dans laquelle elle coulisse, le diamètre et la hauteur de l'élément amortissant sont déterminés de façon, qu'en position fermée de la porte du coffre ou du hayon, le dit élément amortissant pénètre librement à l'intérieur de l'alésage du fût inférieur et dépasse de celui-ci. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent principalement en ce qu'elle permet de réduire fortement la valeur du rapport de la raideur dynamique réelle K' par rapport à la raideur statique K, en ce que la précontrainte du ressort permet d'obtenir un effort beaucoup plus important qu'une butée tout en élastomère et permet d'associer un effort quasi-constant dans la plage de travail par l'utilisation d'un ressort d'une faible raideur. De plus, ce concept permet d'obtenir une butée de maintien assurant une fonction de surcourse lorsque le fut supérieur vient en contact avec le fût inférieur. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre de divers modes de réalisation d'une butée d'ouvrants de hayons, donnés à titre d'exemple non limitatif, au regard des figures des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente une courbe de compression idéale pour une butée de maintien avec une fonction de surcourse correspondant au procédé selon l'invention, - la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'une butée d'ouvrants associée à un élément amortissant fixé à un élément mobile de carrosserie en position d'ouverture, la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale d'une butée d'ouvrants selon la figure 2, en position de fermeture maximum de l'élément mobile de carrosserie, - la figure 3 bis représente une vue en coupe longitudinale d'une butée d'ouvrants selon les figures 2 et 3, en position normale de fermeture de l'élément mobile de carrosserie, la figure 4 représente une vue en coupe longitudinale d'une butée d'ouvrants associée à un élément amortissant, avec interposition d'un joint d'étanchéité à la base du fût inférieur, la figure 5 représente une vue en coupe longitudinale d'une butée d'ouvrants, associée à un élément amortissant de diamètre supérieur à celui du fût inférieur, fixé à l'élément mobile de carrosserie, en position de fermeture, la figure 6 représente une vue en coupe longitudinale d'une butée d'ouvrants, associée à un élément amortissant intégré à une chaussette de protection, la figure 7 représente une vue en coupe longitudinale d'une butée d'ouvrants, dont le fût inférieur fait partie intégrante de la carrosserie et dont le fût supérieur est directement solidarisé à celle-ci. L'ensemble de ces figures représente une butée d'ouvrants constituée d'un fût inférieur 1 fixé par clipsage 10 sur les bords d'un orifice 9 percé dans l'élément de carrosserie 2, dans l'alésage 11 duquel coulisse un fût supérieur 3, à tête 31 munie d'un élément amortissant 5 venant s'interposer entre la dite tête 31 et un élément mobile de carrosserie 7, un joint d'étanchéité 8 pouvant être monté entre la base 15 du fût inférieur 1 et l'élément de carrosserie 2 ; l'élément amortissant 5 pouvant être intégré à une chaussette 16 de protection et le fût supérieur 3 étant rappelé en permanence vers l'extérieur du fût inférieur 1 par un ressort hélicoïdal 4 ; le coulissement de la tête 31 du fût supérieur 3 vers l'intérieur du fût inférieur 1 étant limité par un rebord circulaire 12, formant butée, réalisé à la partie supérieure de la cage 13 du ressort 4, et la tige 32 du dit fût supérieur 3 coulissant dans un orifice 14 ménagé pour cela dans la base 15 du fût inférieur 1 : ce coulissement étant limité vers l'extérieur par un moyen de retenue à clips 6, constitué de clips régulièrement répartis autour de l'extrémité de la tige 32 et réalisés dans celle-ci. En examinant maintenant plus en détail chacune de ces figures, on remarque, sur la figure 1, représentant une ligne continue correspondant à la loi idéale effort (E(N))/déplacement (C(mm)) obtenue, et une ligne en pointillé représentant la même loi appliquée à une butée entièrement en matériau élastomère, que, dans sa partie (a) correspondant à la zone de compression de l'élément amortissant 5, une force F2, correspondant à un jeu maximum de 1 mm, est appliquée, alors que, dans sa partie (b) correspondant à la zone de travail du ressort 4, celui-ci assure alors une fonction de maintien pour un jeu nominal d'environ 2,5 mm correspondant à une force F1, pour des forces comprises entre F2 et F3 assez proches de la valeur F1, et, ce, pour un jeu compris approximativement entre 1 et 4 mm ; sa partie (c) correspondant à la fonction de surcourse de la butée, résultant de la compression de l'ensemble des éléments constituant la butée (élément amortissant 5, ressort 4 et fûts 1 et 3), ceci représentant la surcourse de la porte du hayon et, par conséquent, la fonction mur de la butée selon l'invention. En se rapportant maintenant aux figures 2 et 3, on remarque, à la lumière de ce qui a été développé ci-dessus au sujet du procédé selon lequel la butée d'ouvrants selon l'invention fonctionne, que la loi idéale représentée sur la figure 1 est obtenue en combinant les éléments suivants : - un fût inférieur 1 se fixant par un clipsage 10 dans un orifice 9 de diamètre approprié, percé dans l'élément de carrosserie 2, un fût supérieur 3 à tête 31, coulissant dans un alésage 11 du fut inférieur 1, solidarisé au fût inférieur 1 par l'intermédiaire d'une tige 32 munie, à son extrémité, d'un moyen de retenue 6 pouvant être constitué de clips régulièrement répartis autour de l'extrémité de la tige 32, ou d'un jonc d'arrêt monté dans une rainure, ou tout autre moyen du genre tel que, par exemple, une rondelle fixée par vis axiale à l'extrémité inférieure de la tige 32 ; le débattement vers le bas du dit fût supérieur 3 étant limité par un rebord circulaire 12, formant butée, situé à l'extrémité supérieure de la cage 13 d'un ressort 4 de rappel. Cet ensemble est complété, dans ce cas, par un élément amortissant 5 pouvant être fixé sur la partie externe de la tête 31 du füt supérieur 3, comme représenté sur la figure 4, ou contre l'élément mobile de carrosserie 7, comme représenté sur les figures 2, 3, 5 et 7, - un ressort 4 rappelant normalement le fût supérieur 3 vers l'extérieur de l'alésage 11 du fût inférieur 1, le dit ressort 4 étant précontraint à une valeur déterminée, entre la face interne de la tête 31 du fût supérieur 3 et la face 20 interne de la base 15 du fût inférieur 1. Si l'on compare maintenant les figures 2 et 3, montrant, respectivement, la butée d'ouvrants en position d'ouverture et en position de fermeture maximum de l'élément mobile de carrosserie 7, on remarque, sur la figure 2, que, dans cette 25 configuration, l'élément amortissant 5, formant, dans ce cas, une contre-butée, est libéré de toute pression et que le dispositif d'arrêt du fut supérieur 3, constitué d'un moyen de retenue à clips 6, réalisé dans l'extrémité de la tige 32, est venu au contact de la base 15 du fût inférieur 1, en laissant un peu dépasser à l'extérieur la tête 31 du fût supérieur 3. La figure 3 montre que, lors de la 30 fermeture du hayon, l'élément amortissant 5 est venu tout d'abord porter sur le sommet de la tête 31 du fût supérieur 3 pour remplir son rôle d'amortissement, tout en exerçant un effort F2 d'intensité progressive (phase (a) du graphique de la figure 1), jusqu'à obtenir la compression du ressort 4 correspondant à l'augmentation de l'effort de F2 à F3 (phase (b) du dit graphique), c'est-à-dire jusqu'à mise en contact de la tête 31 du fût supérieur 3 avec le rebord circulaire 12 du fût inférieur 1, et c'est ce qui déclenche la phase (c) de ce graphique, correspondant à la surcourse due à l'écrasement momentané des deux fûts 1 et 3, c'est-à-dire pour obtenir l'effet de mur de la courbe idéale représentée sur cette figure. La figure 3 bis montre la butée en position normale de fermeture de l'élément mobile de carrosserie 7. Dans cette configuration, on remarque que l'élément amortissant 5 porte sur le sommet de la tête 31 du fût supérieur 3 et que le ressort 4 est comprimé de telle sorte que le moyen de retenue à clips 6, réalisé dans l'extrémité de la tige 32, n'est plus en contact avec la base 15 du fût inférieur 1 et que la tête 31 du fût supérieur 3 n'est pas en contact avec le rebord circulaire 12 du fût inférieur 1, c'est-à-dire que la butée est dans la phase (b) du graphique de la figure 1 ; c'est dans cette phase (b) que le ressort 4 contribue pleinement à son rôle d'amélioration de l'isolation vibro-acoustique. Les figures 4 à 7 correspondent, quant à elles, à des cas particuliers de réalisation dans lesquels, respectivement, une certaine étanchéité a été recherchée par le montage d'un joint 8 entre la base 15 du fût inférieur 1 et l'élément de carrosserie 2 (figure 4) ; le diamètre de l'élément amortissant 5 correspond au diamètre extérieur du fût inférieur 1 et l'épaisseur de la tête 31 du fût supérieur 3 correspond à la profondeur de l'alésage 11 du fût inférieur 1, afin d'obtenir une meilleure répartition, sur l'extrémité de la butée, de l'effort retransmis par l'élément amortissant 5 et d'éviter une éventuelle détérioration des bords de l'alésage 11 du fût inférieur 1 lors de fermetures brutales des hayons (figure 5) ; la butée d'ouvrants est munie d'une chaussette de protection 16, en forme de soufflet, intégrant, à sa base, le joint d'étanchéité 8 et, à sa partie supérieure, l'élément amortissant 5 (figure 6) ; le fût inférieur 1 a été intégré à l'élément de carrosserie 2, le moyen de retenue à clips 6 du fût supérieur 3, situé à l'extrémité de la tige 32 de celui-ci, vient prendre appui, sous l'action du ressort 4, directement contre la face interne de l'élément de carrosserie 2 concerné, c'est-à-dire autour de l'orifice de passage 9 de la tige 32 percé dans celui-ci (figure 7). On comprend qu'il soit possible d'utiliser d'autres moyens que le clipsage pour fixer le fût inférieur 1 à l'élément de carrosserie 2 , tels que le soudage (comme représenté à la figure 7), le vissage, le système quart de tour, etc. De même, bien que les modes de réalisation représentés et décrits soient tous équipés d'un ressort hélicoïdal 4, il est bien évidemment possible de substituer, à celui-ci, un empilement de rondelles élastiques, un ressort à lame, un ressort ondulé à fil, etc. 15 Sur une autre variante, le fût inférieur 1 peut être intégré à un élément de véhicule par l'intermédiaire d'un dispositif de type pontet, comme représenté à la figure 7. 20 L'utilisation de la butée selon l'invention n'est pas limitée aux portes de coffres ou de hayons de véhicules, car elle peut être étendue à de nombreux autres domaines, où l'on est confronté aux mêmes problèmes.10 Revendications 1. Procédé d'isolation vibro-acoustique de la porte du coffre ou du hayon d'un véhicule, consistant à interposer, entre le dit coffre ou le dit hayon et la caisse ou la porte du coffre, une butée déformable, offrant une raideur statique K et une composante élastique de sa raideur dynamique K', déterminées de façon à rendre le rapport K'/K aussi voisin que possible de l'unité, en utilisant un dispositif de raideur dynamique K' se rapprochant de la raideur statique K, caractérisé en ce que le dit procédé consiste à accroître la raideur statique K de l'ensemble par action d'un ressort de caractéristiques appropriées, après contrainte initiale déterminée de celui-ci en fonction de la loi de compression effortldéplacement que l'on désire obtenir. 2. Dispositif de mise en oeuvre du procédé d'isolation vibro-acoustique de la porte du coffre ou du hayon d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, pour l'essentiel : - un fût inférieur (1) se fixant sur un élément de carrosserie (2) du véhicule, - un fut supérieur (3) coulissant dans le fût inférieur (1) et venant, en fin de course utile, faire corps avec celui-ci, - un ressort (4) disposé à l'intérieur des fûts (1, 3) et rappelant, en permanence, le fût supérieur (3) vers une position déterminée par rapport au fut inférieur (1). 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fût supérieur (3) 25 est associé à un élément amortissant (5). 7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément amortissant (5) est solidaire du fût supérieur (3). 12 205. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément amortissant (5) est solidaire de l'élément mobile de carrosserie (7) venant prendre appui sur la butée déformable, pour servir de contre-butée. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux fûts (1, 3) et le ressort (4) sont assemblés par l'intermédiaire d'un moyen de retenue à clips (6). 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la butée est entourée d'une chaussette (16) assurant son étanchéité. 8. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément amortissant (5), lorsqu'il est solidarisé au fût supérieur (3), a un diamètre correspondant au moins au diamètre intérieur du fût inférieur (1). 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la hauteur de la partie coulissante du fût supérieur (3) est égale à celle de l'alésage (11) dans laquelle elle coulisse. 20 10. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lorsque la hauteur de la partie coulissante du fût supérieur (3) est inférieure à celle de l'alésage (11) dans laquelle elle coulisse, le diamètre et la hauteur de l'élément amortissant (5) sont déterminés de façon, qu'en position fermée de la porte du hayon, le dit élément amortissant (5) pénètre librement à l'intérieur de l'alésage 25 (11) du fût inférieur (1) et dépasse de celui-ci.15