Brevet FR2918139A1 — publié le 20090102

L'invention concerne une butée de suspension de véhicule automobile, notamment destinée à être intégrée dans une jambe de suspension télescopique d'une roue directrice de véhicule automobile. L'invention s'applique à une butée de suspension comprenant une coupelle supérieure fixe destinée à être associée à la caisse du véhicule, une coupelle inférieure tournante comportant un appui pour le ressort de suspension et des corps roulants disposés entre lesdites coupelles pour permettre leur rotation relative. Pour empêcher d'une part les fuites du lubrifiant présent dans l'espace de roulement et, d'autre part la contamination dudit espace avec des polluants extérieurs, on connaît l'utilisation de joints d'étanchéité comprenant un élément d'étanchéité souple qui est associé ou intégré à l'une des coupelles pour être en contact frottant sur l'autre coupelle. Cette réalisation présente notamment l'inconvénient d'induire un couple de frottement lors de la rotation relative des coupelles, ce qui est préjudiciable pour l'utilisation de la butée dans le montage d'une roue directrice. En outre, les efforts subis par la butée tendent à déformer l'espace libre entre les coupelles, ce qui modifie la configuration du contact frottant et donc le couple induit. Par conséquent, le couple de rotation des butées de suspension selon l'art antérieur est difficilement maîtrisable. Par ailleurs, les déformations de l'espace libre induisent des pertes d'étanchéité ponctuelles et une augmentation de l'usure de l'élément d'étanchéité. L'invention vise à pallier les problèmes de l'art antérieur en proposant une butée de suspension dans laquelle le compromis entre la fonction étanchéité et 30 le couple induit est obtenu de façon particulièrement satisfaisante. A cet effet, l'invention propose une butée de suspension de véhicule automobile, ladite butée comprenant une coupelle supérieure, une coupelle 2 inférieure et des corps roulants disposés entre lesdites coupelles pour permettre leur rotation relative, lesdites coupelles comprenant chacune une rondelle qui est pourvue d'une piste de roulement respectivement inférieure et supérieure pour les corps roulants, ladite butée comprenant en outre deux pièces d'habillage, respectivement un couvercle associé sur la rondelle supérieure et un support associé sous la rondelle inférieure, au moins un espace annulaire étant formé entre ledit couvercle et ledit support, ledit support étant formé d'une pièce en matériau thermoplastique sur laquelle un appui pour le ressort de suspension en réalisé, dans laquelle, en combinaison : ~o ledit espace annulaire est équipé d'un élément d'étanchéité en matériau élastomérique, ledit élément étant solidaire d'une pièce d'habillage et en contact frottant sur l'autre pièce d'habillage ou sur la coupelle solidaire de ladite pièce ; et - au moins une rondelle présente une portée intérieure axiale de 15 rigidification de ladite butée. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence à la figure jointe représentant de façon partielle et en coupe axiale une butée de suspension selon un mode de 20 réalisation de l'invention. Dans cette description, les termes de positionnement dans l'espace sont pris en référence à l'axe de rotation de la butée de suspension (vertical sur la figure qui montre un côté de la coupe, l'autre côté étant symétrique par rapport audit axe). 25 En particulier, le terme intérieur est relatif à une disposition proche de cet axe et le terme extérieur est relatif à une disposition à distance de cet axe. Par ailleurs, les termes supérieur et inférieur sont relatifs à la disposition de la butée telle que représentée sur la figure. 30 Une roue d'un véhicule automobile, notamment une roue directrice, est montée sur le châssis par l'intermédiaire d'une jambe de force qui permet la suspension de la caisse relativement au sol. A cet effet, la jambe de force comprend 3 classiquement un amortisseur, un ressort de suspension ainsi qu'une butée de suspension sur laquelle le ressort vient en appui. En relation avec les figures, on décrit ci-dessous un mode de réalisation d'une butée de suspension qui comprend une coupelle supérieure fixe 1 destinée à être associée à la caisse du véhicule, une coupelle inférieure tournante 2 comportant un appui 3 pour le ressort de suspension et des corps roulants 4 disposés entre lesdites coupelles pour permettre leur rotation relative autour d'un axe. Ainsi, lorsque le ressort est sollicité en compression et en détente, l'enroulement des spires de ce dernier sur elles-mêmes est modifié, ce qui entraîne la rotation de la coupelle inférieure 2. En outre, le braquage des roues induit également une rotation de la coupelle inférieure 2. Les coupelles supérieure 1 et inférieure 2 comprennent chacune une rondelle 5, 6 qui est pourvue d'une piste de roulement respectivement inférieure et supérieure pour les corps roulants 4. La butée comprend en outre deux pièces d'habillage 7, 8, notamment réalisées par moulage d'un matériau thermoplastique rigide, par exemple de type polyamide 6.6. Ces pièces sont respectivement un couvercle 7 associé sur la rondelle supérieure 5 pour être interposé entre le châssis et ladite rondelle supérieure, et un support 8 associé sous la rondelle inférieure 6. Ces pièces d'habillage 7, 8 permettent notamment une reprise des efforts du ressort et éventuellement de ceux de la butée de choc. En particulier, le support 8 est formé d'une pièce en matériau thermoplastique sur laquelle l'appui 3 pour le ressort de suspension est réalisé, c'est-à-dire que le support 8 est dépourvu d'insert de rigidification tel qu'une armature métallique surmoulée ou un bol métallique interposé entre le support et le ressort. Dans le mode de réalisation représenté, le couvercle 7 comprend une jupe annulaire 9 formant de chaque côté du support 8 un espace annulaire entre ledit couvercle et ledit support. Ainsi, la butée comprend deux espaces annulaires latéraux qui sont formés entre les diamètres intérieurs et extérieurs du couvercle 7 et du support 8, lesdits espaces annulaires présentant un jeu de sorte à permettre la rotation du support 8 par rapport au couvercle 7 sans interférence entre ceux-ci. La rondelle supérieure 5 présente une portée intérieure axiale de rigidification 10, et une portée sensiblement radiale 11 sur la partie extérieure de laquelle la piste de roulement supérieure est formée. La rondelle inférieure 6 comprend une portée intérieure axiale de rigidification 12, et une portée axi-radiale 13 sur laquelle la piste de roulement inférieure est formée en regard de la piste de roulement supérieure pour former un chemin de roulement à contact oblique des billes 4. Par ailleurs, les portées intérieures de rigidification 10, 12 sont disposées radialement en regard l'une de l'autre. La butée de suspension selon l'invention présente une rigidité importante. En particulier, la rigidité peut être caractérisée par un essai de qualification dans lequel on maintien axialement un côté de la butée et on applique un effort axial sur l'autre côté. Par la réalisation d'une portée intérieure axiale 10, 12 sur au moins une rondelle 5, 6, notamment sur la rondelle inférieure 6, la rigidité de la butée peut être telle que l'angle de déflection de la butée est inférieure à 10 sous un effort F à une distance d de l'axe de la butée correspondant à un couple Fxd de 70 Nm. En outre, pour augmenter la rigidité de la butée, les rondelles 5, 6 sont réalisées en tôle métallique emboutie et présentent chacune une épaisseur comprise entre 1,2 mm et 2 mm, notamment de l'ordre de 1,5 mm. Par ailleurs, dans le mode de réalisation représenté, l'appui 3 du ressort est décalé radialement vers l'intérieur par rapport au chemin de roulement, ledit chemin de roulement étant incliné radialement vers l'extérieur. Ainsi, en décalant le chemin de roulement vers l'extérieur, la stabilité de la butée est améliorée par augmentation du diamètre primitif de roulement, et ce en maintenant la compacité de la butée. La butée de suspension comprend en outre un élément d'étanchéité 14 en 5 matériau élastomérique qui est disposé dans ledit espace annulaire, notamment dans chacun des espaces annulaires. L'élément d'étanchéité 14 est solidaire d'une pièce d'habillage et est en contact frottant sur l'autre pièce d'habillage ou sur la coupelle solidaire de l'autre pièce. Dans un exemple de réalisation, l'élément d'étanchéité 14 est réalisé en caoutchouc naturel, en polyuréthane ou en thermoplastique élastomère (TPE). Ainsi, la réalisation suivant l'invention permet de combiner la rigidité de la butée à la fonction d'étanchéité de sorte à limiter les variations de couple de rotation induit par les déformations de ladite butée. II en résulte donc une plus grande maitrise du couple de rotation, une étanchéité améliorée ainsi qu'une limitation de l'usure de l'élément d'étanchéité 14. Sur la figure, les éléments d'étanchéité 14 sont associés radialement sur le support 8 pour étanchéifier les deux côtés de la butée de suspension. Plus précisément, le support 8 comprend de chaque côté, c'est-à-dire respectivement sur son diamètre intérieur et sur son diamètre extérieur, une gorge annulaire 15, 16. Le talon 14a de l'élément d'étanchéité 14 est associé dans ladite gorge et ledit élément présente en outre une lèvre d'étanchéité 14b en contact frottant sur le couvercle 7. En variante, la lèvre d'étanchéité 14b pourrait être en contact frottant directement sur la coupelle supérieure 5. La gorge intérieure 15 comprend une portée radiale supérieure 15a et une portée axiale inférieure 15b sur lesquelles l'élément d'étanchéité 14 est associé. Concernant la gorge extérieure 16, elle présente une portée axiale inférieure 16a et deux portées radiales 16b, 16c qui sont espacées l'une de l'autre de sorte à former un logement annulaire pour une partie du talon d'étanchéité 14a. 6 Chaque élément d'étanchéité 14 présente une géométrie annulaire qui peut être surmoulée sur le support 8. En variante, au moins un élément d'étanchéité 14 peut être réalisé d'une pièce, en particulier en utilisant un élément linéaire, par exemple obtenu par extrusion, qui est découpé et placé sur le support 8 avant d'être refermé, par exemple par collage ou clipage. En outre, l'élément d'étanchéité 14 peut être renforcé par utilisation d'une armature rigide sur laquelle le matériau souple est disposé, par exemple par surmoulage. Dans le mode de réalisation représenté, chaque espace annulaire est délimité par une portée axiale 17 formée sur la surface intérieure de la jupe 9, l'élément d'étanchéité 14 étant en contact frottant sur ladite portée. Par ailleurs, l'élément d'étanchéité 14 est monté sur le support 8 de sorte à assurer un contact frottant essentiellement radial de la lèvre d'étanchéité 14b sur la portée 17. Sur la figure, la partie de la jupe 9 délimitant l'espace annulaire extérieur est pourvue de saillies 18 disposées au dessus de la portée de contact 17 de l'élément d'étanchéité 14. Le support 8 présente une cavité 19 dans laquelle lesdites saillies sont disposées sans interférence de sorte à former crochet de maintien du couvercle 7 sur le support 8, ladite saillie coopérant pour ce faire avec une forme complémentaire 20 réalisée sur le support 8. REVENDICATIONS 1. Butée de suspension de véhicule automobile, ladite butée comprenant une coupelle supérieure (1), une coupelle inférieure (2) et des corps roulants (4) disposés entre lesdites coupelles pour permettre leur rotation relative, lesdites coupelles comprenant chacune une rondelle (5, 6) qui est pourvue d'une piste de roulement respectivement inférieure et supérieure pour les corps roulants (4), ladite butée comprenant en outre deux pièces d'habillage, respectivement un couvercle (7) associé sur la rondelle supérieure (5) et un support (8) associé ~o sous la rondelle inférieure (6), au moins un espace annulaire étant formé entre ledit couvercle et ledit support, ledit support étant formé d'une pièce en matériau thermoplastique sur laquelle un appui (3) pour le ressort de suspension est réalisé, ladite butée étant caractérisée en ce que, en combinaison : 15 - ledit espace annulaire est équipé d'un élément d'étanchéité (14) en matériau élastomérique, ledit élément étant solidaire d'une pièce d'habillage (7, 8) et en contact frottant sur l'autre pièce d'habillage (8, 7) ou sur la coupelle solidaire (5, 6) de ladite pièce ; et - au moins une rondelle (5, 6) présente une portée intérieure axiale de 20 rigidification (10, 12) de ladite butée. 2. Butée de suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que les rondelles (5, 6) sont réalisées en tôle emboutie et présentent chacune une épaisseur comprise entre 1,2 mm et 2 mm, notamment de l'ordre de 1,5 mm. 3. Butée de suspension selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la rondelle inférieure (6) présente une portée intérieure axiale de rigidification (12). 30 4. Butée de suspension selon la revendication 3, caractérisée en ce que la rondelle supérieure (5) présente une portée intérieure axiale de rigidification (12), les portées (10, 12) étant disposées en regard radialement. 25 8 5. Butée de suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les pistes de roulement forment un chemin de roulement à contact oblique pour les corps roulants (4). 6. Butée de suspension selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'appui (3) du ressort est décalé radialement vers l'intérieur par rapport au chemin de roulement, ledit chemin de roulement étant incliné radialement vers l'extérieur. 7. Butée de suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (14) est associé radialement sur la pièce d'habillage (7, 8). 8. Butée de suspension selon la revendication 7, caractérisée en ce que la pièce d'habillage (7, 8) comprend une gorge radiale (15, 16) dans laquelle un talon (14a) de l'élément d'étanchéité (14) est associé, ledit élément présentant en outre une lèvre d'étanchéité (14b) en contact frottant sur l'autre pièce d'habillage (8, 7) ou sur la coupelle (5, 6) solidaire de ladite pièce. 9. Butée de suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (14) est surmoulé sur la pièce d'habillage (7, 8). 10. Butée de suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le couvercle (7) comprend une jupe annulaire (9) formant de chaque côté du support (8) un espace annulaire, un élément d'étanchéité étant solidaire du support (8) pour être en contact frottant sur une portée intérieure (17) de la jupe (9).