Brevet FR2909929A1 — publié le 20080620

DISPOSIF DE BUTÉE DE SUSPENSION DE VÉHICULE A ÉTANCHÉITÉ RENFORCÉE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] 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, pourvue d'un palier et de moyens de protection de ce palier. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] Traditionnellement, les paliers de butée de suspension sont logés dans des boîtiers en deux parties, fermés par des lèvres d'étanchéité fixées à l'une des parties du boîtier et frottant sur l'autre partie du boîtier, comme illustré dans le document EP 1 000 781. Ce type de montage nécessite une précision importante qui s'accommode mal des dispersions dimensionnelles rencontrées soit du fait des tolérances dimensionnelles des pièces constitutives de la butée, soit du fait des jeux de montage. De ce fait, la qualité de l'étanchéité du joint est souvent insuffisante. De plus, il s'avère que dans les conditions de fonctionnement extrêmes de la butée, la distance entre le couvercle et la pièce d'appui inférieure peut varier, du fait de déformations ou de jeux. Ces variations, momentanées ou permanentes, ont pour conséquence soit un frottement excessif du joint entraînant un couple de frottement non souhaité lors de la rotation de la butée, soit une perte d'étanchéité. [0003] Pour éliminer ce couple de frottement, il a été proposé de remplacer les garnitures d'étanchéité traditionnelles par des dispositifs à chicane sans contact, c'est-à-dire des dispositifs dont les éléments tournants sont imbriqués les uns dans les autres, sans contact de manière à créer une perte de charge importante entre l'extérieur et le 2909929 2 logement du palier. Un premier exemple de ce type de technologie est offert par le document FR 2 857 906, qui décrit une butée de suspension pour une jambe de suspension à ressort à boudin, comportant un palier de butée définissant 5 un axe de rotation du dispositif et pourvu d'une rondelle métallique inférieure tournant par rapport à une rondelle métallique supérieure. Une pièce d'appui en matière synthétique est disposée entre le ressort à boudin et le palier, pour transmettre à la rondelle inférieure les efforts 10 exercés par le ressort. Un couvercle recouvre la rondelle supérieure et délimite avec la pièce d'appui un logement pour le palier. Le couvercle est pourvu d'une jupe cylindrique recouvrant sans contact une zone périphérique cylindrique de la pièce d'appui et délimitant une perte de charge entre le 15 logement et l'extérieur. La structure simple de la perte de charge permet de s'accommoder de mouvements relatifs entre le couvercle et la pièce d'appui, mouvement qui sont dus notamment à la faible rigidité des rondelles du palier. Toutefois, les remontées de liquide par capillarité ne sont 20 pas exclues et l'étanchéité n'est pas de bonne qualité. [0004] Un deuxième exemple de protection d'un palier de butée de suspension sans contact est offert par le document US 6 257 605, qui décrit une butée de suspension pour une jambe de suspension à ressort à boudin, comportant un palier 25 de butée définissant un axe de rotation du dispositif et pourvu d'une rondelle métallique inférieure tournant par rapport à une rondelle métallique supérieure. Une pièce d'appui en matière synthétique est disposée entre le ressort à boudin et le palier, pour transmettre à la rondelle 30 inférieure les efforts exercés par le ressort. Un couvercle recouvre la rondelle supérieure et délimite avec la pièce d'appui un logement pour le palier. Le couvercle et la pièce d'appui délimitent un premier joint à labyrinthe. Un deuxième joint à labyrinthe, extérieur au premier, est délimité entre 2909929 3 un prolongement de la pièce d'appui et une tôle de fixation du palier à la caisse du véhicule. Entre les deux joints à labyrinthe est disposée une chambre annulaire de grandes dimensions pourvue d'un drain. La complexité du dispositif et 5 de ses pièces constitutives est extrême. Le deuxième joint à labyrinthe a nécessairement des jeux importants, du fait de son éloignement de l'axe de la jambe de suspension, car les mouvements de la jambe hors de son axe du fait des déformations élastiques des pièces et des jeux de 10 fonctionnement, s'y trouvent amplifiés. Les performances de ce joint extérieur en termes d'étanchéité sont donc mauvaises, ce qui rend d'ailleurs le drain de la chambre intermédiaire nécessaire. De plus, le drain s'écoule directement dans une chambre de protection de la tige de 15 l'amortisseur télescopique de la jambe de suspension, ce qui vient polluer l'amortisseur. Le système est donc peu performant et très onéreux. EXPOSE DE L'INVENTION [0005] L'invention vise donc à remédier aux inconvénients 20 de l'état de la technique, de manière à proposer une butée qui permette d'assurer une étanchéité de bonne qualité entre les éléments tournant d'une butée de suspension, malgré des variations dimensionnelles des éléments constitutifs de la suspension. 25 [0006] 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 à boudin, le dispositif comportant : - un palier de butée définissant un axe géométrique 30 de rotation du dispositif ; - une pièce d'appui inférieure pour transmettre au palier les efforts exercés par le ressort ; 2909929 4 une pièce d'appui supérieure pour transmettre à une superstructure du véhicule les efforts exercés par le palier, la pièce d'appui supérieure formant un couvercle délimitant avec la pièce d'appui un logement pour le palier et une ouverture annulaire reliant le logement à l'extérieur ; et -une manche annulaire souple d'obturation de l'ouverture annulaire, la manche étant pourvue de deux extrémités axiales et d'au moins un soufflet s'étendant entre les deux extrémités axiales, une première des deux extrémités axiales étant fixée au moins axialement à une première des pièces d'appui, le soufflet étant pliable et dépliable de sorte que l'autre extrémité axiale est mobile axialement par rapport à la première extrémité axiale. [0007] Avantageusement, le soufflet peut être constitué en accordéon. De cette manière, les extensions ou rétractions 20 axiales de la manche ne modifient pratiquement pas son encombrement radial et n'engendrent pas de contraintes notables au niveau des extrémités et de leur rattachement à la pièce d'appui et au couvercle. [0008] Suivant un mode de réalisation, l'une au moins des 25 deux extrémités axiales de la manche souple est pourvue d'un bourrelet annulaire maintenu dans une gorge annulaire de l'une au moins des deux pièces d'appui. Avantageusement, le bourrelet annulaire fait saillie radialement vers l'intérieur pour pénétrer dans la gorge annulaire qui est ouverte 30 radialement vers l'extérieur. Le bourrelet annulaire peut être pincé dans la gorge et exerce sur les parois de la gorge une pression empêchant l'intrusion de polluant extérieur dans le logement. La gorge peut comporter une cavité annulaire dans laquelle est retenu le bourrelet, ainsi qu'une ouverture 5 10 15 2909929 5 annulaire ayant au moins localement une largeur inférieure à celle du bourrelet, ce qui facilite le maintien de ce dernier dans la gorge. [0009] Selon un mode de réalisation, l'une des extrémités 5 axiales de la manche fait saillie radialement et pénètre dans une gorge radiale de l'une des pièces d'appui pour y créer un labyrinthe sans contact avec la gorge. Dans les conditions habituelles d'utilisation, il n'y a pas contact entre l'extrémité de la manche et la gorge, et donc pas de couple 10 de frottement. Toutefois, en cas de déformation permanente ou réversible des pièces constituant la butée, par exemple du fait de la fatigue ou de l'usure des pièces ou de sollicitation brutale de la butée, la distance entre les appuis inférieur et supérieur peut varier de sorte que la 15 manche vient en contact frottant avec les parois de la gorge. Dans un tel cas, le soufflet assure une mobilité axiale de l'extrémité de la manche et permet de limiter le couple de frottement et d'en maîtriser la valeur dans des limites compatibles avec le fonctionnement de la butée. L'hypothèse 20 d'un contact entre les parois constituant le labyrinthe d'entrée dans le logement du palier ne correspond donc plus à un dysfonctionnement de la butée, mais à un mode de fonctionnement maîtrisé. Il est donc possible de réaliser un labyrinthe très étroit. 25 [0010] Selon un mode de réalisation, la première extrémité axiale de la manche est fixée axialement et radialement à la première pièce d'appui, notamment par accrochage mécanique, surmoulage et/ou collage. [0011] Selon un mode de réalisation particulièrement 30 avantageux, la manche a une section radiale constante. Elle peut alors être obtenue à partir d'une bande extrudée de section constante recourbée sur elle-même et dont les extrémités peuvent être soudées ou collées l'une à l'autre. 2909929 6 [0012] Préférentiellement, la manche est disposée radialement à l'extérieur du logement du palier. C'est en effet de ce côté que les pollutions extérieures les plus importantes risquent de pénétrer dans le palier. L'invention 5 est toutefois également applicable à une manche située radialement à l'intérieur du palier. [0013] Suivant un mode de réalisation, le palier est un palier à roulement, et est par exemple pourvu de deux rondelles métalliques entre lesquelles sont disposés des 10 corps roulants. Une application à un palier lisse est également envisageable. [0014] Suivant un mode de réalisation préférentiel, le couvercle est pourvu d'une jupe recouvrant sans contact une zone périphérique de la pièce d'appui et délimitant avec la 15 zone périphérique de la pièce d'appui une perte de charge annulaire disposée entre le palier et la manche, pour constituer une deuxième barrière à l'intrusion de polluants. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0015] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront 20 de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non-limitatifs, et représentés sur dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente, en coupe axiale, une butée d'une jambe de suspension selon un premier mode de réalisation 25 de l'invention ; - La figure 2 représente un détail de la butée du premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 représente, en coupe axiale, une butée d'une jambe de suspension selon un deuxième mode de réalisation 30 de l'invention ; 2909929 7 - la figure 4 représente, en coupe axiale, une butée d'une jambe de suspension selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;; - la figure 5 représente, en coupe axiale, une butée d'une 5 jambe de suspension selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ;; - la figure 6 représente, en coupe axiale, une butée d'une jambe de suspension selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. 10 [0016] Pour alléger la présentation, les éléments communs aux différents modes de réalisation seront désignés par les mêmes signes de référence et leur description ne sera pas systématiquement répétée. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION 15 [0017] En référence à la figure 1, une butée de suspension 10 disposée entre l'extrémité supérieure d'un ressort à boudin 12 et la superstructure (non représentée) d'un véhicule comporte, de manière connue en soi, un palier 16 à roulement logé entre une pièce d'appui inférieure 18 servant 20 d'interface avec le ressort et une pièce d'appui supérieur ou couvercle 20 servant d'interface avec la superstructure et constituant. [0018] Le palier à roulement 16 est constitué d'une rondelle supérieure 22 et d'une rondelle inférieure 24, 25 toutes deux en acier embouti, formant des chemins de roulement à contact oblique pour des corps roulants tels que des billes 26 ou des rouleaux coniques. Le palier définit ainsi un axe géométrique de rotation de la butée. La rondelle supérieure 22 prend appui sur le fond du couvercle 20 alors 30 que la rondelle inférieure 24 est en appui sur une face supérieure de la pièce d'appui 18 en matériau synthétique. La 2909929 8 pièce d'appui 18 comporte, du côté axialement opposé au palier 16, une jupe cylindrique et un épaulement transversal extérieur 28 d'appui du ressort 12. [0019] Le couvercle 22 délimite avec la pièce d'appui 18 5 un logement 30 pour le palier 16. Le couvercle 20 est pourvu d'une jupe 32 recouvrant sans contact une zone périphérique de la pièce d'appui 18 et délimitant avec cette zone périphérique une perte de charge annulaire 34. La perte de charge 34 est située axialement en dessous et radialement à 10 l'extérieur du palier. [0020] La perte de charge est fermée à son extrémité opposée au roulement par une manche annulaire 40. Cette manche comporte à son extrémité supérieure 42 un bourrelet faisant saillie radialement vers l'intérieur et engagé dans 15 une gorge 44 formée à la périphérie du couvercle et ouverte radialement vers l'extérieur. De manière similaire, l'extrémité inférieure 46 de la manche, visible en détail sur la figure 2, est recourbée radialement vers l'intérieur et forme un bourrelet qui est engagé dans une gorge annulaire 48 20 formée à la périphérie de la pièce d'appui. La manche, entre ses extrémités 42, 46, comporte un soufflet extensible en accordéon 49. [0021] Sur la chaîne de montage des butées, il peut exister des variations dimensionnelles importantes d'une 25 butée à l'autre, et dues par exemple aux jeux de montage ou à des dispersions dimensionnelles lors de la fabrication des pièces. Dans ce contexte, le soufflet 49 confère à la manche 40 une extensibilité qui permet malgré tout un montage sans peine. 30 [0022] Lorsque la pièce d'appui 18 tourne par rapport au couvercle 20, par exemple du fait des débattements du ressort à boudin 12 ou bien, dans le cas d'une jambe de suspension de 2909929 9 roue directrice, du fait d'un changement de direction, les bourrelets 42, 46 glissent dans les gorges 44, 48 de sorte que les déformations de la manche 40 en torsion autour de l'axe géométrique de rotation sont faibles. En cas de 5 débattement axial important entre le couvercle 20 et la pièce d'appui 18, la manche en accordéon 40 se déforme et ses extrémités 42, 46 se rapprochent ou s'éloignent l'une de l'autre. [0023] Suivant une variante représentée sur la figure 3, 10 la manche 40 comporte à son extrémité supérieure des pions déformables 50 venant s'insérer dans des trous 52 pratiqués à la périphérie du couvercle, et à son extrémité inférieure un bourrelet 46 identique à celui du premier mode de réalisation, faisant saillie radialement vers l'intérieur et 15 engagé dans une gorge 48 formée à la périphérie de la pièce d'appui et ouverte radialement vers l'extérieur. [0024] Suivant l'exemple de réalisation de la figure 4, la manche 40 comporte une extrémité axiale supérieure 42 emmanchée en force sur une extrémité axiale du couvercle, 20 l'extrémité axiale inférieure 46 de la manche faisant saillie radialement vers l'intérieur pour pénétrer dans une gorge 48 de l'appui inférieur, ouverte radialement vers l'extérieur. La distance entre les parois de la gorge 48 est telle qu'il est possible d'y insérer l'extrémité 46 de la manche 40 sans 25 contact. La manche 40 comporte en outre un soufflet 49 formant un coude d'articulation permettant un débattement axial de l'extrémité inférieure de la manche par rapport à l'extrémité supérieure. [0025] Dans les conditions normales de montage et de 30 fonctionnement, l'extrémité inférieure 46 de la manche est sans contact avec l'appui inférieur 18 et constitue un labyrinthe à l'entrée du logement du palier, créant une perte de charge assurant une protection contre les projections de 2909929 10 boue. En cas de sollicitation importante de la jambe de suspension, ou suite à la fatigue ou à l'usure des pièces, le positionnement des deux appuis inférieur 18 ou supérieur 20 peut varier et engendrer un contact entre l'extrémité 5 inférieure 46 de la manche et l'appui inférieur 18. Dans ce cas, la pression de contact entre la manche et l'appui inférieur 18 est essentiellement définie par le soufflet 49 qui se déforme suivant les sollicitations. Le couple de frottement reste donc faible et maîtrisé. 10 [0026] Il est à noter que la géométrie de la manche de la figure 4 est une géométrie de révolution autour de l'axe de la manche, de sorte que la manche peut être obtenue par extrusion d'une bande de matière souple. Ce mode de fabrication de la manche permet de monter la bande 15 directement, par exemple par collage, sur le pourtour du couvercle, puis de joindre si nécessaire l'une à l'autre, par exemple par collage, les extrémités de la bande qui se font face le long d'une génératrice parallèle à l'axe de rotation. [0027] Les variantes des figures 5 et 6 ne diffèrent de 20 l'exemple de réalisation de la figure 4 que par le mode de fixation de la manche 40 au couvercle 20: dans la variante de la figure 5, obtenue par surmoulage de la manche 40 sur le couvercle 20, l'extrémité supérieure 42 de la manche est pourvue de crochets 60 qui viennent s'insérer dans des fentes 25 complémentaires du couvercle ; dans la variante de la figure 6, la fixation est obtenue à l'aide de plots 62 formés à l'extrémité 42 de la manche et insérés dans des trous correspondants à la périphérie du couvercle 20. [0028] Naturellement, diverses modifications sont 30 possibles. La manche 40 peut être fixée à l'appui inférieur 18 et avoir son extrémité supérieure engagée dans une gorge pratiquée dans le couvercle 20. Les corps roulants peuvent être des rouleaux. L'invention n'est pas limitée à des 2909929 il paliers à roulements, mais applicable également à des paliers lisses. La pièce d'appui peut être renforcée par un insert métallique. Sa face inférieure peut être partiellement recouverte d'une coupelle métallique. Un anneau élastomère 5 dense peut être disposé entre la rondelle supérieure et le couvercle ou entre le ressort et la pièce d'appui inférieure. REVENDICATIONS 1. Dispositif de butée de suspension pour une jambe de suspension d'un véhicule, la jambe étant pourvue d'un ressort à boudin (12), le dispositif comportant : un palier de butée (16) définissant un axe géométrique de rotation du dispositif ; une pièce d'appui inférieure (18) pour transmettre au palier les efforts exercés par le ressort (12) ; une pièce d'appui supérieure (20) pour transmettre à une superstructure du véhicule les efforts exercés par le palier, la pièce d'appui supérieure formant un couvercle (20) délimitant avec la pièce d'appui un logement (30) pour le palier et une ouverture annulaire reliant le logement à l'extérieur ; et une manche annulaire souple (40) d'obturation de l'ouverture annulaire, la manche étant pourvue de deux extrémités axiales (42, 46) et d'au moins un soufflet (49) s'étendant entre les deux extrémités axiales, une première (42) des deux extrémités axiales étant fixée au moins axialement à une première (20) des pièces d'appui, le soufflet (49) étant pliable et dépliable de telle sorte que l'autre extrémité axiale (46) est mobile axialement par rapport à la première extrémité axiale (42). 30 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le soufflet (49) est conformé en accordéon. 15 20 25 2909929 13 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'une au moins des deux extrémités axiales (42, 46) de la manche souple est pourvue d'un bourrelet annulaire maintenu dans une gorge annulaire (44, 48) de 5 l'une au moins des deux pièces d'appui. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le bourrelet annulaire fait saillie radialement vers l'intérieur, la gorge annulaire étant ouverte radialement 10 vers l'extérieur. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que le bourrelet annulaire est pincé dans la gorge et exerce sur les parois de la gorge une pression empêchant l'intrusion de polluant extérieur dans le logement. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'une des extrémités axiales de la manche fait saillie radialement et pénètre dans une gorge radiale de l'une des pièces d'appui pour y créer un labyrinthe sans contact avec la gorge. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la première extrémité axiale (42) de la manche est fixée axialement et radialement à la première pièce d'appui (20). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première extrémité axiale (42) de la manche est fixée à la première pièce d'appui (20) par accrochage mécanique, surmoulage et/ou collage. 2909929 14 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la manche a une symétrie de révolution autour de l'axe géométrique. 5 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la manche est obtenue à partir d'une bande extrudée recourbée sur elle-même. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce que la manche (40) est disposée radialement à l'extérieur du logement. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couvercle est 15 pourvu d'une jupe (32) recouvrant sans contact une zone périphérique de la pièce d'appui et délimitant avec la zone périphérique de la pièce d'appui une perte de charge (34), disposée entre le palier et la manche. 20