Brevet FR2899154A1 — publié le 20071005

DISPOSIF DE BUTÉE DE SUSPENSION DE VÉHICULE L'invention se rapporte à une butée de suspension pour une jambe de suspension de véhicule, notamment pour une jambe de suspension télescopique de roue directrice de véhicule automobile. Une butée de suspension pour une jambe de suspension comportant un ressort à boudin, un amortisseur télescopique et un tampon d'amortissement est décrite dans le document FR 2 859 513. Cette butée comporte un roulement et une pièce d'appui intermédiaire en matériau synthétique disposée entre le roulement et le ressort à boudin et pourvu d'un siège pour l'extrémité supérieure d'un ressort à boudin et d'une jupe dans laquelle vient s'insérer une douille de fixation du tampon. La douille est en contact radial avec la surface intérieure de la jupe, et est pourvue d'une collerette qui se rabat sur le rebord de la jupe. Ainsi, les efforts appliqués par le tampon sur la douille sont transmis par la jupe cylindrique du corps en matériau synthétique et, en particulier, par le rebord de la jupe sur lequel s'appuie la collerette de la douille. La tenue mécanique de la jupe en cas de chocs répétés laisse à désirer. Dans le document FR 2 857 906 est par ailleurs proposé un dispositif de butée de suspension, comprenant un roulement formant butée axiale disposée sur un couvercle inférieur d'appui pour un ressort, apte a se déplacer angulairement avec le ressort. Le roulement comprend une bague supérieure et une bague inférieure en contact avec le couvercle inférieur, la butée étant équipée de moyens pour maintenir ensemble le roulement et le couvercle inférieur. Le couvercle inférieur est constitué d'un corps en matériau synthétique renforcé par un insert métallique. Le corps comprend une surface inférieure d'appui pour un tampon amortisseur, cette surface étant de diamètre inférieur au diamètre de la zone d'appui de la bague inférieure du roulement sur le couvercle inférieur. Cette construction est satisfaisante du point de vue de la transmission au roulement des efforts axiaux appliqués par le tampon amortisseur. Mais elle s'avère onéreuse et difficile à recycler, du fait de l'insert métallique. Dans le document FR 2 867 421 est par ailleurs décrit un dispositif de butée de suspension pour véhicule automobile, comprenant un roulement et une pièce d'appui inférieure pour un ressort, le roulement étant destiné a transmettre des efforts axiaux entre le ressort et la caisse du véhicule automobile tout en autorisant une certaine rotation de la pièce d'appui. La pièce d'appui est prise entre deux coupelles rigides qui sont en appui l'une contre l'autre par leurs fonds plats : l'une des coupelles est en appui périphérique sur une bague inférieure du roulement alors que le fond de l'autre coupelle constitue une surface d'appui pour un tampon amortisseur. Les efforts appliqués par le tampon sont par conséquent directement transmis par le fond de la coupelle inférieure à la coupelle supérieure et au roulement, sans filtration intermédiaire ce qui peut être désavantageux du point de vue de la transmission des bruits. La coupelle supérieure est une pièce complexe et chère, qui doit être dimensionnée différemment pour chaque application, de sorte que cette construction ne permet pas d'utiliser les mêmes pièces pour différentes jambes de suspension d'une même gamme. L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer une butée qui permette de bien contrôler la reprise et la transmission des efforts appliqués par le tampon d'amortissement au roulement, d'éviter une détérioration prématurée de la butée, de limiter la transmission des bruits à la structure du véhicule, le tout à faible coût. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de butée de suspension pour une jambe de suspension d'un véhicule, la jambe étant pourvue d'un ressort et d'un tampon amortisseur, le dispositif comportant : - un palier de butée pourvu d'une rondelle métallique inférieure tournant par rapport à une rondelle métallique supérieure ; - une coupelle métallique emboutie monobloc dans laquelle vient se loger le tampon amortisseur et formant d'une part un fond constituant une surface de contact avec le tampon amortisseur et d'autre part une jupe de confinement radial du tampon amortisseur ; et - une pièce intermédiaire d'appui en matière synthétique pour transmettre à la rondelle inférieure les efforts exercés par le tampon sur la coupelle métallique ainsi que les efforts exercés par le ressort sur l'épaulement extérieur, la pièce intermédiaire d'appui comportant : - une face supérieure pourvue d'une zone d'appui annulaire de la rondelle inférieure ; et - une face inférieure formant d'une part un épaulement extérieur d'appui du ressort et d'autre part un épaulement intérieur transversal de renfort et de maintien sur lequel vient en appui direct le fond de la coupelle métallique. 30 La pièce intermédiaire en matériau synthétique, qui est en contact d'une part avec la rondelle inférieure du palier et d'autre part avec la coupelle, constitue la seule pièce intermédiaire entre la rondelle inférieure du palier d'une part, et les pièces d'appui du tampon amortisseur et du 15 20 25 ressort d'autre part. Grâce à l'épaulement intérieur au contact avec le fond de la coupelle, elle offre la robustesse recherchée. De plus, cette pièce, fabriquée par moulage, est peu onéreuse. On peut donc à faible coût, en adaptant cette pièce, utiliser le même palier pour différents ressorts ou tampons amortisseurs, ou différents paliers pour les mêmes tampons et ressorts, et ainsi accroître une offre de gamme sans augmenter le nombre de pièces différentes. Enfin, la pièce intermédiaire permet une filtration des hautes fréquences et donc une amélioration des niveaux de bruit. Préférentiellement, la pièce intermédiaire d'appui est pourvue d'une jupe disposée radialement entre l'épaulement intérieur et l'épaulement extérieur et constituant une surface de contact concave sur laquelle vient prendre appui la jupe de la coupelle métallique. La coupelle peut être aisément emmanchée en force dans la jupe. De plus, celle-ci constitue un guidage intérieur pour le ressort. Selon un mode de réalisation, la pièce intermédiaire comporte des reliefs coopérant avec des reliefs complémentaires d'un couvercle solidaire de la coupelle supérieure pour constituer une perte de charge annulaire protégeant le palier de l'extérieur. De manière particulièrement avantageuse, on peut en outre prévoir que les reliefs constituent des moyens d'accrochage du couvercle à la pièce intermédiaire, de telle sorte que le couvercle, le palier et la pièce intermédiaire font partie d'une même unité structurelle. Préférentiellement, la coupelle a un diamètre inférieur à la zone d'appui. La pièce intermédiaire est pourvue sur sa face supérieure de nervures radiales de renfort de l'épaulement intérieur. Ces nervures améliorent le transfert des contraintes du tampon amortisseur au palier. Pour une bonne transmission des sollicitations du ressort minimisant les contraintes dans la pièce intermédiaire, l'épaulement extérieur a un diamètre sensiblement égal à la zone d'appui. On peut également prévoir une pièce annulaire en matériau élastomère venant en appui sur l'épaulement extérieur et constituant un filtre mécanique entre le ressort et la pièce intermédiaire. Selon un mode de réalisation, le palier est un palier à roulement, préférentiellement à billes. Il est alors possible de prévoir que des rondelles en tôle emboutie, ce qui permet une optimisation des coûts. Alternativement, le palier peut être lisse. Selon un mode de réalisation, la coupelle et la pièce intermédiaire comportent un alésage de passage d'une tige d'amortisseur télescopique de la jambe de suspension. Le dispositif est donc particulièrement adapté à des suspensions du type McPherson ou pseudo-McPherson. Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à une jambe de suspension de véhicule automobile comportant un ressort à boudin, un tampon amortisseur et un dispositif de butée de suspension telle que décrit précédemment, et en particulier à une jambe de suspension à amortisseur télescopique. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente, en coupe axiale, une butée d'une jambe de suspension selon un premier mode de réalisation 30 de l'invention ; la figure 2 représente, en coupe axiale, un détail d'une butée d'une jambe de suspension selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. En référence à la figure 1, une jambe de suspension télescopique comporte un ressort à boudin 10, un amortisseur télescopique dont seule la tige 12 est visible, et un tampon amortisseur de chocs 14, ces éléments étant disposés entre une roue et la caisse d'un véhicule. La tige 12 de l'amortisseur est fixée à son extrémité supérieure par l'intermédiaire d'une bride de liaison 16 à un bloc élastomère 18 renforcé par un insert métallique 20 et fixé, de manière connue en soi, à la structure d'un véhicule. Le bloc élastomère 18 constitue également un siège supérieur d'appui pour un couvercle 22 dans lequel est logé un palier à roulement 24 d'une butée de suspension 25. Le palier 24 est constitué d'une rondelle supérieure 26 et d'une rondelle inférieure 28, toutes deux en acier embouti, et formant des chemins de roulement à contact oblique pour des corps roulants tels que des billes 30 ou des rouleaux coniques. La rondelle supérieure 26 prend appui sur le fond 32 du couvercle 22 alors que la rondelle inférieure 28 est en appui sur une zone d'appui 34 constituant un relief de positionnement à la surface supérieure 36 d'une pièce intermédiaire 38 en matériau synthétique. Le couvercle 22 et la pièce intermédiaire 38 sont pourvus à leur périphérie de reliefs correspondants, qui forment un labyrinthe 40 constituant une perte de charge sans contact pour protéger le palier de la pollution extérieure. La pièce intermédiaire 38 comporte, du côté de sa surface inférieure 42, une jupe cylindrique 44 qui sépare un épaulement transversal extérieur 46 d'appui du ressort 10 et un épaulement transversal intérieur 48 d'appui du tampon amortisseur 14. Entre l'épaulement extérieur 46 et le ressort 10 peut être interposée l'extrémité annulaire 50 d'une manchette 52 en accordéon destinée à la protection de l'amortisseur contre les pollutions extérieures, cette extrémité 50 de la manchette formant le cas échéant un filtre mécanique entre le ressort et la pièce intermédiaire, permettant notamment de limiter la transmission à la caisse du véhicule des bruits de roulement de la roue. Entre l'épaulement intérieur 48 et le tampon amortisseur 14 est interposée une coupelle métallique de renfort 54 réalisée en acier embouti. La coupelle 54 est pourvue d'un fond 56 qui couvre la surface de l'épaulement intérieur 48, et d'une jupe périphérique 58 couvrant la face cylindrique intérieure de la jupe 44 de la pièce intermédiaire. L'extrémité libre de la jupe 54 de la coupelle peut le cas échéant s'évaser pour recouvrir, de préférence sans contact, le rebord d'extrémité de la jupe 44 de la pièce intermédiaire. Sur la coupelle 54 et la pièce intermédiaire 38 sont formés des alésage 60, 62 de passage de la tige 12 de l'amortisseur. La coupelle 56 est relativement épaisse pour assurer une rigidité suffisante à la butée. La pièce intermédiaire 38 est renforcée par des nervures 64 qui s'étendent radialement de l'alésage vers les reliefs de positionnement de la rondelle inférieure du roulement, de manière à transmettre les efforts appliqués par le tampon amortisseur 14 sur la coupelle 54. La butée 25 est destinée a transmettre des efforts axiaux entre le ressort et la caisse du véhicule automobile tout en autorisant une certaine rotation de la pièce intermédiaire et de l'extrémité du ressort. Lors des faibles débattements axiaux de la jambe télescopique, le tampon amortisseur 14 n'est pas sollicité. Les efforts appliqués par le ressort à boudin 10 sur l'épaulement 46 sont transmis directement au roulement car le diamètre de l'épaulement est sensiblement identique ou légèrement supérieur au diamètre primitif du roulement à contact oblique de sorte que le cône décrit par la ligne de charge 61 du roulement coupe la surface active de l'épaulement 46. En cas de débattement important de l'amortisseur, le tampon amortisseur 14, entraîné par le cylindre (non représenté) de l'amortisseur télescopique, vient s'écraser contre le fond 56 de la coupelle. Cette déformation à volume constant entraîne une augmentation du diamètre du tampon 14 dont la périphérie vient se plaquer contre la jupe 58 de la coupelle. Les efforts appliqués par le tampon 14 sur le fond 56 de la coupelle sont transmis à l'épaulement intérieur 48 et à la rondelle inférieure 28 sans déformation notable de la pièce intermédiaire 38 grâce notamment aux nervures de renfort 64. La jupe 58 de la coupelle permet un confinement radial du tampon 14. La jupe 44 de la pièce intermédiaire 38 peut le cas échéant contribuer au maintien radial mais ce renfort n'est généralement pas utile, la rigidité de la coupelle étant suffisante. Un détail d'un deuxième mode de réalisation de l'invention est illustré sur la figure 2. Les signes de référence de la figure 1 ont été conservés pour des éléments identiques ou similaires. La butée de la figure 2 diffère de celle de la figure 1 essentiellement par le fait que la jupe 44 de la pièce intermédiaire 38 est de dimension réduite, la fonction de cette jupe étant d'assurer le positionnement et radial de la coupelle 54. Par ailleurs, la coupelle 54 comporte un col 70 avec une collerette 72 qui permet une solidarisation positive à la pièce intermédiaire 44 et définit le passage pour la tige de l'amortisseur. Naturellement, diverses modifications sont possibles. On peut par exemple prévoir des moyens d'encliquetage de la coupelle dans la pièce intermédiaire. Les reliefs du couvercle peuvent constituer des moyens d'accrochage du couvercle à la pièce intermédiaire, avant le montage de ce sous-ensemble sur la jambe de suspension. Les corps roulants peuvent être des rouleaux.5 REVENDICATIONS 1. Dispositif de butée de suspension pour une jambe de suspension d'un véhicule, la jambe étant pourvue d'un ressort (10) et d'un tampon amortisseur (14), le dispositif comportant : - un palier de butée (24) pourvu d'une rondelle métallique inférieure (28) tournant par rapport à une rondelle métallique supérieure (26) ; - une coupelle métallique emboutie monobloc (54) dans laquelle vient se loger le tampon amortisseur et formant d'une part un fond (56) constituant une surface de contact avec le tampon amortisseur et d'autre part une jupe (58) de confinement radial du tampon amortisseur ; et - une pièce intermédiaire d'appui (38) en matière synthétique pour transmettre à la rondelle inférieure les efforts exercés par le tampon sur la coupelle métallique ainsi que les efforts exercés par le ressort sur l'épaulement extérieur, la pièce intermédiaire d'appui comportant : - une face supérieure (36) pourvue d'une zone d'appui annulaire (34) de la rondelle 25 inférieure ; et - une face inférieure (42) formant d'une part un épaulement extérieur (46) d'appui du ressort et d'autre part un épaulement intérieur transversal (48) de renfort et de 30 maintien sur lequel vient en appui direct le fond de la coupelle métallique. 2. Dispositif de butée de suspension selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la pièce intermédiaire 15 20d'appui est pourvue d'une jupe (44) disposée radialement entre l'épaulement intérieur et l'épaulement extérieur et constituant une surface de contact concave sur laquelle vient prendre appui la jupe de la coupelle métallique. 3. Dispositif de butée de suspension selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en outre en ce que la pièce intermédiaire comporte des reliefs coopérant avec des reliefs complémentaire d'un couvercle solidaire de la coupelle supérieure pour constituer une perte de charge annulaire (40) protégeant le palier de l'extérieur. 4. Dispositif de butée de suspension selon la revendication 3, caractérisé en outre en ce que les reliefs constituent des moyens d'accrochage du couvercle à la pièce intermédiaire, de telle sorte que le couvercle, le palier et la pièce intermédiaire font partie d'une même unité structurelle. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en outre en ce que la coupelle a un diamètre inférieur à la zone d'appui. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en outre en ce que la pièce intermédiaire est pourvue sur sa face supérieure de nervures radiales (64) de renfort de l'épaulement intérieur. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en outre en ce que l'épaulement extérieur a un diamètre sensiblement égal à la zone d'appui.35 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en outre en ce qu'il comporte une pièce annulaire (50) en matériau élastomère venant en appui sur l'épaulement extérieur et constituant un filtre mécanique entre le ressort et la pièce intermédiaire. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en outre en ce que le palier (25) est un palier à roulement. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en outre en ce que les rondelles sont des pièces de tôle emboutie. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, caractérisé en outre en ce que la coupelle et la pièce intermédiaire comportent un alésage (60, 62) de passage d'une tige d'amortisseur télescopique (12) de la jambe de suspension. 20 12. Jambe de suspension de véhicule automobile comportant un ressort à boudin (10), un tampon amortisseur (14) et un dispositif de butée de suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes. 25 13. Jambe de suspension de véhicule automobile comportant un ressort à boudin (10), un tampon amortisseur (14), une tige d'amortisseur télescopique (12) et un dispositif de butée de suspension selon la revendication 11. 30