Brevet FR2946721A1 — publié le 20101217

Butée de suspension et véhicule automobile équipé d'une telle butée L'invention a trait à une butée de suspension pour véhicule automobile, une telle butée étant installée au-dessus d'un amortisseur et permettant la rotation d'un train de roues directrices, notamment les roues avant dans le cas d'un véhicule de type berline automobile. L'invention a également trait à un véhicule automobile équipé d'une telle butée de suspension. On forme généralement une butée de suspension pour véhicule automobile au moyen de deux bagues entre lesquelles sont disposées des billes qui roulent sur des pistes de roulement définies par ces deux bagues. Une cage est disposée dans la chambre de roulement et maintient les billes en position dans cette chambre. Il est connu de US-A-2006/0008192 de prévoir, sur les faces radiales interne et externe d'une cage formée par des portions de ruban, des reliefs de guidage des billes reçus dans les alvéoles d'une portion de ruban formant la cage, ce qui permet de tenir compte de la faible épaisseur radiale de la cage. Compte tenu de sa géométrie, une telle cage n'est pas adaptée à une utilisation au sein d'une butée de suspension. Les butées de suspension connues subissent des inversions de sens de rotation et les frottements qui existent au sein de ces butées tendent à déplacer verticalement la cage, dans la chambre de roulement, au point qu'elle vient heurter un bord d'une des bagues supérieure ou inférieure de la butée par une portion radiale externe de la cage couramment dénommée talon. Ceci freine la rotation des bagues l'une par rapport à l'autre et peut entraîner la rupture de ce talon. La cage est alors inefficace, avec, dans le pire des cas, un risque de coincement d'une ou plusieurs des billes dans la chambre de roulement. La butée de suspension est alors bloquée. La déformation radiale de la bague soumise à des oscillations de grande amplitude répétées à faible vitesse peut également mener à sa rupture par fatigue. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant une nouvelle butée de suspension dont le fonctionnement est fiabilisé et qui demeure simple à fabriquer et à utiliser. A cet effet, l'invention concerne une butée de suspension pour véhicule automobile, cette butée comprenant une première bague, une deuxième bague, des billes en appui contre deux pistes de roulement respectivement définies par la première bague et la deuxième bague et une cage de maintien des billes entre ces pistes de roulement, caractérisée en ce que la cage est pourvue de moyens d'appui contre l'une des pistes de roulement définies par les bagues. Grâce à l'invention, les moyens d'appui prévus sur la cage permettent, en fonction du sens de rotation des bagues de la butée de suspension l'une par rapport à l'autre et en tenant compte des frottements entre les billes et la cage, de limiter le déplacement axial de la cage, c'est-à-dire son déplacement parallèlement à l'axe central de la butée. On évite ainsi un phénomène de � flipflop � ou de basculement où la cage se déformerait pour venir alternativement en appui contre les bords des première et deuxième bagues, avec des frottements élevés et un risque de rupture. Les moyens d'appui sont prévus pour entrer en contact avec les pistes de roulement, de sorte que les autres portions de la cage, qui ne sont pas prévues à cet effet, ne risquent pas d'être endommagées ou rompues par un contact non voulu avec les bagues de la butée. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une butée de suspension conforme à l'invention peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Les moyens d'appui sont ménagés sur des branches de la cage qui séparent deux alvéoles adjacentes de celle-ci. - Les moyens d'appui comprennent des pions répartis de part et d'autre d'un plan radial médian de la cage qui passe par le centre des alvéoles définies par la cage. - Chaque branche de la cage porte deux pions d'appui répartis de part et d'autre du plan radial médian précité. En variante, chaque branche de la cage porte un unique pion d'appui qui s'étend sur un côté du plan radial médian, les pions portés par deux branches disposées de part et d'autre d'une alvéole s'étendant de part et d'autre de ce plan. - Les pions peuvent être cylindriques, à extrémité arrondie et centrés sur un axe perpendiculaire au plan médian. En variante, les pions sont en forme de coin triangulaire à angle saillant arrondi. - La distance axiale entre les extrémités des pions d'appui est strictement inférieure à la distance axiale entre les portions des pistes de roulement disposées en regard de ces extrémités, ce qui permet de conserver en permanence un jeu axial entre la cage et l'une au moins des pistes de roulement, de telle sorte que l'appui simultanée des billes sur les deux pistes de roulement n'est pas gêné par les moyens d'appui. - Les moyens d'appui sont monobloc avec la partie de la cage qui définit des alvéoles de réception des billes. Avantageusement, la cage, y compris ses moyens d'appui, est obtenue par moulage de matériau synthétique. L'invention concerne également un véhicule automobile équipé d'une butée de suspension telle que mentionnée ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de deux modes de réalisation d'une butée de suspension conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une représentation schématique partielle d'une butée de suspension conforme à l'invention montée sur un véhicule automobile conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail Il à la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective partielle d'une cage utilisée dans la butée des figures 1 et 2, - la figure 4 est une coupe diamétrale de la cage partiellement représentée à la figure 3, - la figure 5 est une vue en perspective analogue à la figure 3 pour une cage conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une vue en perspective de la portion de la cage représentée à la figure 5, vue selon un autre angle, - la figure 7 est une coupe à plus grande échelle selon la ligne VII-VII à la figure 5, 25 30 - la figure 8 est une vue analogue à la figure 2 pour une butée conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention, et - la figure 9 est une vue en perspective partielle, analogue à la figure 3, d'une cage utilisée dans la butée partiellement représentée à la figure 8. La butée de suspension 2 représentée partiellement aux figures 1 à 4 est montée sur le châssis 4 d'un véhicule automobile qui n'est pas représenté plus en détail pour la clarté du dessin. La butée 2 reçoit en appui un ressort de suspension 6. En configuration d'utilisation, la butée 2 est traversée par la partie supérieure d'une jambe de force d'une suspension. La butée de suspension 2 comprend une bague supérieure 22 qui est fixe par rapport au châssis 4 et qui est constituée d'un corps annulaire 222 ou � coupelle � en matériau synthétique et d'une bande en acier 224 également annulaire et conformée de façon à constituer une piste 226 en tronçon de tore. La bande en acier 224 est montée librement dans la coupelle 222. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les pièces 222 et 224 sont assemblées par encliquetage ou surmoulage. La butée 2 comprend également une bague inférieure 24 qui est tournante autour d'un axe central X2 de la butée 2, cet axe constituant un axe de symétrie pour les bagues 22 et 24. La bague inférieure 24 est formée d'un corps annulaire ou � coupelle � en matériau synthétique 242 et d'une bande en acier 244 identique à la bande 224 et qui définit une piste de roulement 246. Les pièces 242 et 244 sont assemblées comme les pièces 222 et 224. La bague 24 peut être entraînée en rotation, autour de l'axe X2, par des moyens non représentés, en fonction de l'angle donné aux roues directrices du véhicule. Les bagues 22 et 24 ne sont pas nécessairement bipartites et pourraient être constituées chacune par un élément monobloc définissant également une piste de roulement. Des billes 26 sont installées dans une chambre de roulement 28 définie entre les bagues 22 et 24. Une cage 30 en matériau synthétique, par exemple en polymère thermoplastique, tel que du polypropylène chargé en fibres de verre, du PA66, du PPS, toute matière synthétique chargée ou non chargée, est également installée dans la chambre de roulement 28 et maintient l'écartement angulaire des billes 26 autour de l'axe X2. La cage 30 est monobloc et centrée sur un axe X30 qui est normalement confondu avec l'axe X2 en configuration montée de la butée 2. La cage 30 définit trente-six alvéoles 32 dimensionnées chacune pour recevoir une bille 26 et régulièrement reparties autour de l'axe X30. Dans la présente invention, les mots � axial �, � radial �, � axialement � et � radialement � sont relatifs à l'axe de rotation X2 de la bague 24 par rapport à la bague 22 ainsi qu'à l'axe central X30 de la cage 30. Une direction est � axiale � lorsqu'elle est parallèle à un tel axe et � radiale � lorsqu'elle est perpendiculaire à et sécante avec cet axe. Un plan est � radial � lorsqu'il est perpendiculaire à un tel axe. On note P30 un plan radial médian de la cage 30, ce plan étant perpendiculaire à l'axe X30. Le plan P30 passe par le centre C32 de chaque alvéole. La cage 30 a deux côtés 34 et 36 orientées respectivement vers la bague 22 et vers la bague 24 dans la configuration des figures 1 et 2. Les alvéoles s'étendent entre un bord radial interne 38 et un bord radial externe 40 de la cage 30. Le bord radial interne 38 de la cage 30 est délimité par un bourrelet 42 qui présente une épaisseur axiale supérieure à la portion de la cage 30 dans laquelle sont définies les alvéoles 32. Le bord radial externe 40 est délimité par un talon 44 qui présente, quant à lui, une épaisseur axiale inférieure à celle de la portion de la cage 30 dans laquelle sont définies les alvéoles 32. Dans un mode de réalisation de l'invention, non représenté, la géométrie du talon 44 est identique à celle du bourrelet 42, de sorte que la cage présente une section symétrique par rapport à un plan médian perpendiculaire au plan de roulement des billes. En configuration montée de la butée 2, le bourrelet 42 est engagé entre les bords radiaux internes 225 et 245 des bandes 224 et 244, alors que le talon 44 est engagé entre les bords radiaux externes 227 et 247 de ces bandes. Chaque alvéole 32 est définie entre deux branches 46 de la cage 30 qui s'étendent entre le bourrelet 42 et le talon 44. Afin d'éviter un contact intempestif entre le bourrelet 42 et l'un des bords 225 ou 245, d'une part, ou entre le talon 44 et l'un des bords 227 ou 247, d'autre part, la cage 30 est pourvue de soixante-douze pions 50 qui s'étendent parallèlement à l'axe X30 chacun à partir d'une face d'une des branches 46, c'est-à-dire à partir d'un des côtés 34 ou 36 de la cage 30. Comme il ressort plus particulièrement de la figure 2, chaque pion 50 a, en coupe radiale par rapport à l'axe X30, une forme de coin triangulaire avec une extrémité 52 formant un angle arrondi. On note d5o la distance axiale, prise parallèlement à l'axe X30, entre les extrémités 52 des pions 50. On note par ailleurs D28 la hauteur d'une section radiale de la chambre de roulement 28, c'est-à-dire la distance minimale séparant les pistes 226 et 246 en configuration montée de la butée 2, ce diamètre étant égal au diamètre des billes 26. La valeur de la distance d50 est strictement inférieure à la valeur du diamètre D28, de sorte qu'il subsiste en permanence un jeu J entre l'une au moins des extrémités 52 et l'une au moins des pistes 226 et 246. En pratique, la distance d50 est choisie en fonction de la hauteur D28 de telle sorte que le jeu J a une valeur comprise entre 0,05 et 0,2 mm. Compte tenu de la présence des pions 50, en cas de mouvement axial de la cage 30, vers le haut ou vers le bas à la figure 2, notamment à cause des frottements et contraintes internes à la butée 2, en particulier entre les billes et la cage, ce mouvement est arrêté par le fait que l'un des pions 50 vient en appui, par l'une de ses extrémités arrondies 52, contre l'une des pistes 226 ou 246, c'est-à-dire sur une partie des bagues 22 et 24 contre lesquelles roulent les billes 26. La géométrie des pions 50 est choisie de telle sorte que, dans ce cas, un jeu axial J44 demeure de part et d'autre du talon 44 par rapport aux bords 227 et 247. La géométrie des pions 50 est également choisie de telle sorte qu'un jeu axial J42 demeure de part et d'autre du bourrelet 42 vis-à-vis des bords 225 et 245. On remarque à la figure 2 que les jeux J42 et J44 ne sont pas régulièrement répartis de part et d'autre du plan P30, ce qui est à rapprocher du fait que le pion 50 tourné vers la bande 244 est en appui contre la piste 246, alors que le pion 50 tourné vers la bande 224 est à distance de la piste 226, de la valeur du jeu J. La présence des pions 50 évite donc un contact direct entre le bourrelet 42 ou le talon 44 et la partie la plus proche des bagues 22 et 24, à savoir les bords 225, 227, 245 ou 247. Ceci augmente la durée de vie de la cage 30 et réduit les pertes d'énergie par frottement. Les pions 50 sont répartis sur la cage 30 en étant ménagés sur les deux côtés 464 et 466 de chaque branche 46 correspondant aux deux côtés 34 et 36 de la cage 30. Ces pions permettent de positionner efficacement la cage 30 dans la chambre de roulement 28. Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention représenté aux figures 5 à 7, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent les mêmes références. Dans ce qui suit, on décrit principalement ce qui distingue ce mode de réalisation du précédent. A défaut de mention contraire, les éléments de ce deuxième mode de réalisation sont identiques et fonctionnent de la même façon que ceux du premier mode de réalisation. Ce deuxième mode de réalisation diffère du précédent en ce que les pions en forme de coin triangulaire 50 sont répartis de part et d'autre du plan radial médian P30 de la cage 30 d'un côté de ce plan à partir d'une branche 46 bordant une alvéole 32 et de l'autre côté de ce plan à partir de l'autre branche 46 qui borde cette alvéole. En d'autres termes, un pion 50 s'étend à partir du côté 464 d'une première branche 461 et un autre pion s'étend à partir du côté 466 d'une autre branche 462 située de l'autre côté d'une alvéole 32 bordée par la branche 461. Sur le côté 464 ou 466 d'une branche 46 qui n'est pas pourvu d'un pion 50, la cage 30 est pourvue d'une nervure 54 à section triangulaire qui a pour fonction de guider les billes 28 lors de leur mise en place dans les alvéoles 32 et de retenir une quantité de graisse sur la cage 30 à proximité de chaque alvéole. Dans le troisième mode de réalisation de l'invention représenté aux figures 8 et 9, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent les mêmes références. Comme précédemment, on ne décrit que ce qui distingue ce mode de réalisation des précédents. A défaut de mention contraire, les éléments de ce troisième mode de réalisation sont identiques et fonctionnent de la même façon que ceux du premier mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, les pions 50 de centrage de la cage 30 dans la chambre de roulement 28 sont cylindriques et à section circulaire et s'étendent chacun selon un axe X50 parallèle à l'axe central X30 de la cage 30 et perpendiculaire à son plan radial médian P30. Chaque pion 50 a une extrémité arrondie 52 qui peut venir en appui contre une piste de roulement 226 ou 246 définie par une bande en acier 224 ou 244 appartenant à l'une des bagues de la butée de suspension qui sont identiques aux bagues 22 et 24 du premier mode de réalisation. Les pions 50 sont ménagés sur les deux côtés 464 et 466 de chaque branche 46 qui s'étend entre deux alvéoles 32 adjacentes de la cage 30. Selon une variante non représentée de l'invention, ces pions pourraient s'étendre sur un côté de chaque branche 46, en alternance de part et d'autre du plan P30, selon une approche comparable à celle du deuxième mode de réalisation. La distance axiale d5o entre les extrémités arrondies 52 des pions 50 est choisie inférieure à la hauteur D28 de la chambre de roulement 28 ménagée entre les pistes 226 et 246 et des billes 26 qui y sont installées, de telle sorte qu'un jeu axial J subsiste en permanence. Comme dans le premier mode de réalisation, ce jeu axial J évite que les pions 50 touchent en même temps les pistes 226 et 246, afin de ne pas freiner le roulage des billes sur les pistes en question. Les pions 50 évitent un contact direct entre les bords des bandes 224 et 244 et un bourrelet 42 et un talon 44 constituant les bords radiaux interne et externe de la cage 30. Selon une variante non représentée de l'invention, la cage 30 peut être réalisée en métal, notamment en acier, embouti. Les caractéristiques techniques des modes de réalisation décrits peuvent être combinées entre elles. REVENDICATIONS1.- Butée de suspension (2) pour véhicule automobile comprenant une première bague (22), une deuxième bague (24), des billes (26) en appui contre deux pistes de roulement (226, 246) respectivement définies par la première bague et la deuxième bague et une cage (30) de maintien des billes entre ces pistes de roulement, caractérisée en ce que la cage (30) est pourvue de moyens (50) d'appui contre l'une des pistes de roulement (226, 246). 2.- Butée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'appui sont ménagés sur des branches (46) de la cage (30) qui séparent deux alvéoles adjacentes (32) de la cage. 3.- Butée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'appui comprennent des pions (50) répartis de part et d'autre d'un plan radial médian (P30) de la cage (30) passant par le centre (C32) des alvéoles (32) de la cage. 4.- Butée selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que chaque branche (46) de la cage (30) porte deux pions d'appui (50) répartis de part et d'autre du plan radial médian (P30). 5.- Butée selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que chaque branche (46) de la cage (30) porte un unique pion d'appui (50) qui s'étend sur un côté du plan radial médian (P30) et en ce que les pions portés par deux branches (461, 462) disposées de part et d'autre d'une alvéole (32) s'étendent de part et d'autre du plan radial médian. 6.- Butée selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que les pions (50) sont cylindriques, à extrémité arrondie (52) et centrés sur un axe (X50) perpendiculaire au plan médian (P30). 7.- Butée selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que les pions sont en forme de coin triangulaire (50) à angle saillant arrondi (52). 8.- Butée selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que la distance axiale (d5o) entre les extrémités (52) des pions d'appui (50) est strictement inférieure à la distance minimale (D28) entre les pistes de roulement (226, 246). 9.- Butée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'appui (50) sont monobloc avec la partie (42-46) de la cage (30) qui définit des alvéoles (32) de réception des billes (26). 10. Véhicule automobile (4) équipé d'une butée de suspension (2) selon 5 l'une des revendications précédentes.