Brevet FR2898170A1 — publié le 20070907

La présente invention est relative à un support de suspension assurant la liaison et le filtrage entre la caisse et la suspension d'un véhicule composée d'un ressort hélicoïdal et d'un amortisseur. Dans le document FR-A- 2 829 818 au nom du présent demandeur 5 sont décrits des exemples d'un tel support. A la figure 1 annexée est représenté en coupe, selon un plan médian longitudinal, un mode de réalisation d'un support décrit dans ce document. Ce support comprend essentiellement une armature principale 1 et une armature secondaire formant couvercle 2, qui délimitent toutes les deux un 10 espace interne E. Elles sont par exemple réalisées toutes les deux en acier ou en aluminium. L'armature 1 a la fonne générale d'une assiette, avec un fond 10 et un rebord périphérique 12 généralement parallèles entre eux, mais perpendiculaires à l'axe médian longitudinal XX' du support. 15 Le fond 10 est percé d'une ouverture circulaire 13, centrée sur l'axe XX'. Contre le bord libre de cette ouverture est sertie une coupelle de limitation de butée 3, d'axe XX', qui est dirigée à l'opposé du rebord 12. Ce dernier et le fond 10 sont reliés par une paroi intermédiaire 11 qui est légèrement divergente en direction du rebord 12. 20 L'armature secondaire 2 s'appuie sur le rebord 12. Elle y est fixée, au niveau de son pourtour 22, par exemple par sertissage. Ce couvercle présente également une ouverture axiale circulaire 23, dont le diamètre est supérieur à celui de l'ouverture 13. En des zones régulièrement réparties, par exemple au nombre de 25 trois, les deux armatures reçoivent, au travers d'orifices appropriés, des vis F de fixation à la caisse d'un véhicule. Une seule vis est visible à la figure 1. Ce support comprend un ressort hélicoïdal dont une seule spire 4 est représentée sur la figure. Ce ressort est d'axe XX'. Il prend appui contre un premier organe élastique 7 positionné contre la face inférieure du rebord périphérique 12 de 30 l'armature principale. Cet organe est ici constitué d'un anneau à section en "L", qui prend appui non seulement contre ledit rebord 12, mais également contre la paroi intermédiaire 11. Selon l'axe XX' est engagé, par l'ouverture 13, la tige cylindrique 50 d'un amortisseur 5. L'extrémité libre de sa tige, de section réduite, ressort partiellement de l'armature secondaire 2 par l'ouverture 23. Cette extrémité est référencée 51 et on a désigné par la référence 52 l'épaulement périphérique qui correspond au changement de section de la tige 50. L'extrémité 51 est taraudée de manière à permettre la mise en place d'un écrou (non représenté) sur celle-ci. Contre l'épaulement 52 s'appuie un disque 6 formant armature centrale, qui présente une ouverture centrale 60 de diamètre adapté pour venir s'engager sur l'extrémité 51 de la tige de l'amortisseur, sans jeu notable. Ce disque est maintenu en place par l'écrou dont il a été fait état ci-dessus. Comme le montre clairement la figure, ce disque 6 est pris en sandwich entre un deuxième et un troisième organes élastiques en forme de bague, qui portent respectivement les références 8 et 8'. Ces bagues s'appuient sur les zones planes de la paroi de fond 10 de l'armature principale 1 et 20 de l'armature secondaire 2. L'ensemble disque 6/organes élastiques 8 et 8' est inséré à l'intérieur d'un quatrième organe élastique annulaire 8" qui occupe la zone exclusivement périphérique de l'espace E. Grâce à ces éléments élastiques, on comprend que, quel que soit le mouvement de débattement de la tige l'amortisseur, ceux-ci sont en partie compensés par au moins l'un de ces organes élastiques. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, les organes élastiques 8, 8' et 8" sont formés d'une seule et unique pièce. Toujours selon un mode de réalisation avantageux, ces organes élastiques (ou la pièce unique qu'ils constituent) sont en polyuréthane thermoplastique cellulaire (ci-après désigné TPU moussé), ce matériau ayant des cellules fermées d'un diamètre moyen d'environ 100 m, une densité de cellules d'environ 107/cm3, une densité comprise entre 0,4 et 0,9 et une dureté comprise entre environ 75 et 85 shore A. Ces organes peuvent être réalisés à l'aide d'un dispositif de moulage par injection, tel que décrit dans le document WO-98/31521 au nom de la société américaine TREXEL INC. Le moussage peut être effectué par exemple par le procédé décrit 35 dans les documents US-4 473 665 et US-5 160 674, connu sous la dénomination "MUCELL". Un tel support donne généralement satisfaction en termes de filtrage séparé des vibrations provenant de la tige d'amortisseur de celles du ressort. Au surplus, les organes élastiques employés fournissent un bon compromis entre rigidification et amortissement, ceci à tout niveau de densité de matière. Cependant, en cas de sollicitations radiales, on constate que le disque 6 précité use le TPU moussé et le dégrade. La présente invention vise à résoudre ce problème, tout en conservant les avantages énumérés ci-dessus, relatifs au support conforme à l'état de 10 la technique. La présente invention est donc relative à un support de suspension assurant la liaison et le filtrage entre la caisse et la suspension d'un véhicule composée d'un ressort hélicoïdal et d'un amortisseur, qui comprend une armature principale et une armature secondaire formant couvercle, qui délimitent entre elles 15 un espace interne, l'armature principale ayant la forme générale d'une assiette avec un fond percé d'une ouverture et un rebord périphérique sensiblement parallèles, le ressort venant en appui contre un premier organe élastique positionné contre la face inférieure dudit rebord périphérique, l'extrémité libre de la tige de l'amortisseur étant reçue dans l'espace interne au travers de l'ouverture pratiquée dans son fond, 20 les débattements axial et radial de ladite tige étant limités par un disque contre lequel elle s'appuie, logé dans ledit espace interne , ce disque étant pris en sandwich entre un deuxième et un troisième organes élastiques en forme de bague, l'ensemble étant inséré dans un quatrième organe élastique annulaire, ces deuxième, troisième et quatrième organes élastiques étant constitués de polyuréthane thermoplastique 25 cellulaire de densité comprise entre 0,4 et 0,9. Ce support se caractérise essentiellement par le fait qu'est intercalé entre ledit disque et lesdits organes élastiques, un organe élastique supplémentaire constitué de polyuréthane thermoplastique de densité supérieure à 1, qui affecte, vu en coupe droite, un profil en forme générale de "U", dont les deux ailes s'étendent 30 respectivement de part et d'autre des deux faces supérieure et inférieure dudit disque. A ce niveau de densité, le TPU est compact et non cellulaire (non moussé). Par l'expression "organe élastique", on entend un organe qui se 35 déforme élastiquement sous l'effet d'une sollicitation et qui reprend sa forme initiale quand la sollicitation a cessé. Par le terme "disque", on entend aussi bien un objet de forme circulaire (ou s'inscrivant dans un cercle) et généralement plate, percé en son centre, qu'un objet du même type pourvu d'une collerette annulaire bordant son ouverture. Grâce à l'invention, le polyuréthane thermoplastique cellulaire ne se dégrade pas, puisqu'il n'est plus en contact direct avec le disque. On augmente ainsi considérablement sa durée de vie. De plus, du fait de sa compacité, le polyuréthane thermoplastique qui constitue l'organe élastique supplémentaire ne se dégrade pas ou pratiquement pas. Par ailleurs, selon d'autres caractéristiques avantageuse et non limitatives de ce support : - les deuxième, troisième et quatrième organes élastiques sont constitués d'un polyuréthane ayant par ailleurs les caractéristiques suivantes : cellules fermées d'un diamètre moyen d'environ 100 m, densité de cellules d'environ 10'/cm3, et une dureté comprise entre environ 75 et 85 shore A ; - les deuxième , troisième et quatrième organes constituent une seule et même pièce élastique qui affecte également, vue en coupe droite, un profil en forme générale de "U", dont les deux ailes s'étendent respectivement de part et d'autre des deux faces supérieure et inférieure dudit disque ; - le rebord périphérique dudit disque est crénelé ; - la périphérie dudit disque comporte une série d'ouvertures qui constituent des canaux d'ancrage du polyuréthane constitutif dudit organe élastique supplémentaire, relativement à ce disque ; - ledit organe élastique supplémentaire constitue un élément surmoulé sur ledit disque ; - ladite pièce élastique constitue un élément surmoulé sur ledit organe élastique supplémentaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre de certains modes de réalisation. Cette description, donnée à titre non limitatif, sera faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 2 est une vue de dessus d'un disque formant armature centrale, susceptible d'être intégré dans une armature conforme à la présente invention ; - la figure 3 est une vue similaire à la précédente, le disque ayant sa 35 périphérie partiellement pourvue dudit organe élastique supplémentaire ; - la figure 3bis est une vue partielle du disque de la figure 2, selon le plan de coupe A-A ; - la figure 4 est une vue, selon un plan de coupe vertical et médian du disque des figures précédentes, dans laquelle ledit organe élastique supplémentaire 5 est pris "en sandwich" par une pièce unique en TPU cellulaire ; - la figure 5 est une vue en coupe d'un support conforme à l'invention, celui-ci étant dit "monobloc" ; - la figure 6 est une vue en coupe, selon un plan médian longitudinal, d'un mode de réalisation d'un support selon l'invention, dit multi-pièces ; 10 - enfin, la figure 7 est une vue partielle, en coupe et selon un plan médian d'un disque revêtu d'un organe élastique supplémentaire de forme différente de celle qui a été présentée plus haut. Le disque ou armature centrale 6 représenté à la figure 2 est par exemple réalisé en acier. Son ouverture centrale 60 permet sa fixation à la tige d'un 15 amortisseur, ainsi que cela a été déjà décrit en référence à la figure 1. Sa périphérie présente une épaisseur légèrement inférieure à sa partie centrale, cette différence d'épaisseur constituant ainsi une "marche" à contour circulaire, centrée sur l'ouverture 60. La périphérie de ce disque est crénelée, ce qui signifie qu'elle 20 présente alternativement, dirigées radialement, des parties en retrait et en saillie les unes par rapport aux autres. Les parties en "creux" (c'est-à-dire en retrait) sont référencées 61, tandis que les parties en saillie sont référencées 62. On expliquera plus loin dans la description l'intérêt d'une telle caractéristique. 25 Bien entendu, dans un mode de réalisation non représenté, ce disque peut présenter un contour strictement circulaire. On remarque que la périphérie dudit disque comporte, dans les parties en saillie 62 précitées, une série d'ouvertures 63 qui débouchent sur les deux grandes faces opposées du disque. On expliquera également plus loin l'intérêt d'une 30 telle caractéristique. Comme indiqué plus haut, le support selon l'invention se caractérise essentiellement par le fait qu'est intercalé entre le disque 6 et lesdits organes élastiques (ou la pièce unique qu'ils constituent ensemble), un organe élastique supplémentaire constitué de polyuréthane thermoplastique de densité égale à 35 environ 1,2, qui affecte, vu en coupe droite, un profil en forme générale de "U", dont les deux ailes s'étendent respectivement de part et d'autre des deux faces supérieure et inférieure dudit disque. Pour des raisons de simplification, on qualifiera le matériau qui constitue cet organe de "TPU compact". A la figure 2 est seulement représenté ce disque, partiellement revêtu dudit organe élastique supplémentaire, qui porte ici la référence 9. De préférence, l'organe 9 est surmoulé sur le disque 6, selon une technique d'injection thermoplastique standard. L'organe 9 s'étend, en direction du centre du disque, jusqu'à la 10 "marche" dont il a été question plus haut. La périphérie crénelée du disque empêche le TPU d'avoir un mouvement de rotation vis-à-vis de ce dernier. De plus, les ouvertures 63 dans le disque 6 constituent autant de canaux d'ancrage du TPU sur le disque. 15 Autrement dit, on améliore ainsi la liaison entre ces deux éléments. En se reportant maintenant à la figure 4, on constate que l'organe 9 est recouvert d'une seule et unique pièce élastique 80 constituée de TPU moussé, de densité comprise entre 0,4 et 0,9 et présentant préférentiellement les caractéristiques additionnelles énumérées plus haut. 20 Dans un mode de réalisation non représenté, cette pièce 80 pourrait être constituée de plusieurs éléments distincts, à la manière de ce qui a été représenté à la figure 1. La pièce 80 est de préférence surmoulée sur l'ensemble disque 6/organe 9. 25 Le polyuréthane utilisé pour la pièce 80 et l'organe 9 est de même nature, ce qui entraîne une parfaite compatibilité de la liaison entre ces deux éléments, lorsqu'ils sont surmoulés. La liaison a lieu au moment où le TPU moussé, encore en fusion, entre en contact avec le TPU compact. Plus précisément, lors de ce contact, le TPU 30 compact fond en surface et les deux matériaux se soudent l'un à l'autre. La pression dans le moule, due au phénomène de "moussage" physique du TPU moussé, exerce et maintient un effort sur la liaison durant le temps de refroidissement du TPU. Les deux matériaux peuvent être injectés suivant deux procédés 35 différents. Ainsi, soit les moulages sont réalisés sur des presses différentes, soit le moulage a lieu sur une presse "bi-injection", de sorte que les deux matières sont injectées simultanément. A la figure 5, l'ensemble de la figure 4 est représenté monté au sein d'un support qualifié de monobloc. Dans un souci de simplification, le ressort et la tige d'amortisseur qui font normalement partie du support n'y ont pas été représentés. Dans ce support monobloc, l'armature principale et la coupelle de limitation de butée, généralement conformées en deux pièces distinctes, constituent ici une seule et unique pièce référencée 1. On notera que l'armature secondaire 2 est conformée en fonction du profil de la pièce 80. A la figure 6, on a affaire à un support de structure plus classique, dit "multi-pièces", conformé de la même manière que celui de la figure 1. Cette coupe montre nettement l'implantation en son sein de l'ensemble disque 6/organe 9/pièce 80. En cas de sollicitation radiale, on comprend aisément que la pièce 80 n'est pas directement sollicitée, ce qui augmente sa durée de vie. Enfin, à la figure 7 est représenté le disque 6 revêtu d'un organe 9 présentant une région intermédiaire formant surépaisseur. Une telle surépaisseur et plus généralement toute variation d'épaisseur ou de diamètre de l'organe 9 permet de régler les raideurs du support selon la (ou les) direction(s) souhaitée(s). Par ailleurs, l'augmentation de la surface de l'organe 9 permet de renforcer la liaison avec la pièce 80. Le support selon l'invention présente par ailleurs les avantages 25 suivants : - l'utilisation de surmoulages de deux matériaux de même nature permet de se dispenser de l'utilisation d'adhésifs, c'est à dire de produits à base de solvants ; - le disque 6 peut avoir une géométrie simple et peu onéreuse, avec 30 un surmoulage en TPU moussé de forme complexe ; - la tenue en fatigue du TPU moussé est améliorée, car il n'y a plus de phénomène d'abrasion entre le disque 6 et ce TPU. REVENDICATIONS 1. Support de suspension assurant la liaison et le filtrage entre la caisse et la suspension d'un véhicule composée d'un ressort hélicoïdal (4) et d'un amortisseur (5), qui comprend une armature principale (1) et une armature secondaire (2) formant couvercle, qui délimitent entre elles un espace interne (E), l'armature principale (1) ayant la forme générale d'une assiette avec un fond (10) percé d'une ouverture (13) et un rebord périphérique (12) sensiblement parallèles, le ressort (4) venant en appui contre un premier organe élastique (7) positionné contre la face inférieure dudit rebord périphérique (12), l'extrémité libre (51) de la tige (50) de l'amortisseur (5) étant reçue dans l'espace interne (E) au travers de l'ouverture (13) pratiquée dans son fond, les débattements axial et radial de ladite tige (50) étant limités par un disque (6) contre lequel elle s'appuie, logé dans ledit espace interne (E), ce disque étant pris en sandwich entre un deuxième (8) et un troisième (8') organes élastiques en forme de bague, l'ensemble étant inséré dans un quatrième organe élastique annulaire (8"), ces deuxième, troisième et quatrième organes élastiques (8, 8', 8") étant constitués de polyuréthane thermoplastique cellulaire de densité comprise entre 0,4 et 0,9, caractérisé par le fait qu'est intercalé entre ledit disque (6) et lesdits organes élastiques (8, 8', 8"), un organe élastique supplémentaire (9) constitué de polyuréthane thermoplastique de densité supérieure à 1, qui affecte, vu en coupe droite, un profil en forme générale de "U", dont les deux ailes s'étendent respectivement de part et d'autre des deux faces supérieure et inférieure dudit disque (6). 2. Support selon la revendication 1, caractérisé par le fait les deuxième (8), troisième (8') et quatrième (8") organes élastiques sont constitués d'un polyuréthane ayant par ailleurs les caractéristiques suivantes : cellules fermées d'un diamètre moyen d'environ 100 m, densité de cellules d'environ l07/cm3, et dureté comprise entre environ 75 et 85 shore A. 3. Support selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les deuxième (8), troisième (8') et quatrième organes (8") constituent une seule et même pièce élastique (80) qui affecte également, vue en coupe droite, un profil en forme générale de "U", dont les deux ailes s'étendent respectivement de part et d'autre des deux faces supérieure et inférieure dudit disque (6). 4. Support selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rebord périphérique dudit disque (6) est crénelé. 5. Support selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la périphérie dudit disque (6) comporte une série d'ouvertures (63) qui constituent des canaux d'ancrage du polyuréthane constitutif dudit organe élastique supplémentaire (9), relativement à ce disque (6). 6. Support selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit organe élastique supplémentaire (9) constitue un élément surmoulé sur ledit disque (6). 7. Support selon la revendication 3 ou selon l'une des revendications 4 à 6 en combinaison avec la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite pièce élastique (80) constitue un élément surmoulé sur ledit organe élastique supplémentaire (9).