Brevet FR2936580A1 — publié le 20100402

DEMANDE DE BREVET B08-2966FR - JT/PG Société de droit suédois dite : Aktiebolaget SKF Butée de suspension et jambe de force associée. Invention de : Samuel VIAULT Thierry POULLE Butée de suspension et jambe de force associée. La présente invention concerne le domaine des dispositifs de butée de suspension utilisés en particulier sur les véhicules automobiles dans des jambes de suspension des roues directrices. Classiquement, une butée de suspension est pourvue d'une bague supérieure, d'une bague inférieure entre lesquelles sont disposés des éléments roulants, et d'éléments d'appui ou de support inférieur et supérieur, tels que des capots, formant logements pour les bagues inférieure et supérieure du roulement, respectivement. Une butée de suspension est disposée dans la partie supérieure de la jambe de suspension entre un ressort de suspension et un élément supérieur solidaire de la caisse du véhicule. Le ressort de suspension est disposé autour d'une tige de piston amortisseur dont l'extrémité peut être solidarisée à la caisse du véhicule. Le ressort vient axialement en appui, directement ou indirectement, sur le capot inférieur de support du roulement. La butée de suspension permet ainsi de transmettre des efforts axiaux entre le ressort de suspension et la caisse du véhicule tout en autorisant un mouvement angulaire relatif entre le capot inférieur, mobile en rotation, et le capot supérieur. Ce mouvement angulaire relatif peut découler d'un braquage des roues directrices et/ou de la compression du ressort de suspension. Pour plus de détails, on pourra par exemple se référer à la demande de brevet FR-Al-2 822 508. On connaît encore, par le document FR-Al-2 901 737, une butée de suspension pourvue d'un capot de support, d'un roulement monté sur le capot de support et d'un sous-ensemble de filtration des vibrations et de répartition de contraintes monté contre le capot de support et comportant un élément filtrant des vibrations et une armature de rigidification montée contre cet élément filtrant. De manière à permettre la retenue du sous-ensemble sur le capot de support, celui-ci comporte une pluralité de languettes formant des butées coopérant axialement avec l'extrémité inférieure dudit sous-ensemble en cas de déplacement axial relatif. Une telle solution peut présenter certains inconvénients. En effet, il existe généralement un jeu axial entre l'extrémité inférieure du sous-ensemble et les languettes du capot de support, ce qui peut provoquer de légers déplacements axiaux relatifs entre ces deux éléments. En outre, il est nécessaire de prévoir un capot de support de dimension axiale relativement importante pour permettre le passage des languettes axialement sous l'extrémité inférieure du sous-ensemble de filtration des vibrations et de répartition de contraintes. La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un dispositif de butée de suspension qui soit relativement économique, simple à monter et présentant une bonne sûreté de fonctionnement. Dans un mode de réalisation, le dispositif de butée de suspension, notamment pour véhicule automobile, comprend un roulement formant butée axiale, un capot de support inférieur du roulement et une coupelle d'appui inférieure pour un ressort. Le dispositif comprend également au moins un moyen de solidarisation axiale de la coupelle d'appui inférieure et du capot de support inférieur, ledit moyen étant situé axialement en retrait d'une extrémité inférieure de la coupelle d'appui. Le moyen de solidarisation axiale peut comprendre au moins une saillie s'étendant radialement. Dans un mode de réalisation, le capot de support inférieur du roulement comprend le moyen de solidarisation axiale. I1 peut comporter des moyens élastiques venant radialement en contact avec un alésage de la coupelle d'appui inférieure. Avantageusement, les moyens élastiques présentent à l'état libre un diamètre supérieur au diamètre de l'alésage de la coupelle d'appui inférieure. Les moyens élastiques s'étendent de préférence obliquement en direction de l'extrémité inférieure de la coupelle d'appui. Dans un mode de réalisation, la coupelle d'appui inférieure comprend le moyen de solidarisation axiale. Elle peut comporter des ergots venant radialement en contact d'une surface axiale extérieure du capot de support inférieur. De préférence, le capot de support inférieur comporte un corps en matériau synthétique. La coupelle d'appui inférieure peut comprendre une armature de rigidification et un élément filtrant de vibrations. Dans un mode de réalisation, une jambe de force comprend un amortisseur et un dispositif de butée de suspension tel que défini précédemment. Un véhicule automobile peut également comprendre au moins une telle jambe de force. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif de butée de suspension selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue de détail de la figure 1, - la figure 3 est une vue de détail en coupe axiale d'un dispositif de butée de suspension selon un second mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue de détail de la figure 3, et - la figure 5 est une vue de détail en coupe axiale d'un dispositif de butée de suspension selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Sur les figures 1 et 2, on a représenté un dispositif de butée de suspension, désigné par la référence numérique générale 1, et destiné à être monté entre un siège d'appui supérieur (non représenté) apte à venir, directement ou indirectement, en appui dans un élément d'un châssis du véhicule automobile, et un ressort 2 de type hélicoïdal. La butée de suspension 1 est disposée autour d'une tige d'amortisseur (non représentée) s'étendant selon un axe 3 sensiblement vertical, le ressort 2 étant monté autour de ladite tige. La butée de suspension 1 comprend principalement un capot supérieur 4 de support, un capot inférieur 5 de support, un roulement 6 disposé axialement entre lesdits capots, et une coupelle d'appui 7 inférieure pour le ressort 2. Le capot supérieur 4 peut consister en une pièce monobloc réalisée en matériau plastique, par exemple en polyamide PA 6.6 renforcé ou non de fibres de verre. Le capot supérieur 4 comprend une portion radiale 4a supérieure destinée à être en contact avec le siège d'appui supérieur, une jupe axiale interne 4b annulaire de faible épaisseur et de petit diamètre, et une jupe axiale externe 4c annulaire de faible épaisseur et de grand diamètre entourant radialement la jupe interne 4b. Les jupes axiales interne 4b et externe 4c s'étendent axialement vers le bas à partir de la portion radiale 4a. Un crochet 4d qui peut être continu ou discontinu dans le sens circonférentiel est ménagé sur le bord externe de la jupe axiale interne 4b, à distance de son extrémité inférieure. Le crochet 4d est dirigé radialement vers l'extérieur. Le roulement 6 est entièrement disposé radialement entre les jupes axiales 4b et 4c du capot supérieur 4. I1 comprend une bague supérieure 7 en tôle emboutie, une bague inférieure 8 également en tôle emboutie, et une rangée d'éléments roulants 9 réalisés ici sous forme de billes. La bague supérieure 7 est en contact avec une surface inférieure de la portion radiale 4a du capot supérieur 4, et la bague inférieure 8 est en contact avec une surface supérieure du capot inférieur 5. De manière à permettre le maintien d'un espacement circonférentiel régulier entre les éléments roulants 9, le roulement 6 comprend également une cage 10. Les éléments roulants 9 sont disposés entre des pistes de roulement toroïdales formées par les bagues supérieure 7 et inférieure 8. Avantageusement, lesdites bagues peuvent être obtenues à partir d'un même flanc de tôle par découpe et emboutissage, grâce au fait que le diamètre extérieur de la bague supérieure 7 est sensiblement égal au diamètre intérieur de la bague inférieure 8. Le capot inférieur 5 de support comprend un corps 11 réalisé en matériau synthétique plastique, par exemple dans le même matériau que le capot supérieur 4. Le corps 11 présente une surface extérieure lla cylindrique de petite dimension axiale à partir de l'extrémité inférieure de laquelle s'étend une surface radiale l l b se prolongeant vers l'intérieur par une surface arrondie, puis par une surface axiale l l c. A partir de l'extrémité inférieure de la surface axiale llc s'étend vers l'intérieur une surface radiale lld annulaire. A partir du bord de petit diamètre de la surface radiale 11d s'étend axialement vers le haut une surface axiale étagée formant alésage 1 le du capot inférieur 5. L'alésage 11e étagé comporte, au voisinage de son extrémité supérieure, une nervure radiale 1 1 f annulaire s'étendant vers l'intérieur en direction de la jupe interne 4b du capot supérieur 4. La nervure radiale l lf présente une surface inférieure radiale prévue pour coopérer avec le crochet 4d de la jupe interne 4b du capot supérieur 4, afin d'interférer avec ledit crochet 4d et d'empêcher une séparation du capot supérieur 4, du capot inférieur 5 et du roulement 6 avant que la butée de suspension 1 ne se trouve montée entre le siège d'appui supérieur et le ressort 2. Dans ce but, la nervure radiale 11f est de diamètre inférieur à celui du crochet 4d afin qu'il puisse exister une interférence diamétrale entre les capots supérieur 4 et inférieur 5. Le crochet 4d forme ainsi un moyen de retenue axiale situé sur le capot supérieur 4 et coopérant avec un moyen de retenue axiale complémentaire situé sur le capot inférieur 5, i.e. la nervure radiale 11 f. Par ailleurs, le crochet 4d et la nervure radiale l lf forment des étanchéités par passages étroits de manière à éviter l'intrusion de corps étrangers ou d'éléments polluants divers. A cet égard, l'alésage 11e étagé s'étend axialement jusqu'au voisinage de la surface inférieure de la portion radiale 4a de manière à ce qu'une surface radiale llg supérieure forme avec ladite surface un labyrinthe protégeant le roulement 6 d'éventuelles remontées d'eau lorsque le véhicule automobile pourvu d'une telle butée de suspension 1 roule sur route mouillée. A partir du bord de petit diamètre de la surface radiale llg, le corps 11 comprend une surface axiale 11h étagée en partie en contact avec la bague inférieure 8, qui est prolongée vers l'intérieur par une surface arrondie, elle-même prolongée par une surface radiale lli en contact avec ladite bague 8. Le capot inférieur 5 de support comprend encore une garniture d'étanchéité 12 surmoulée sur le corps 11 et s'étendant à l'intérieur de celui-ci au voisinage de la surface extérieure 11a. La garniture d'étanchéité 12 est pourvue d'une lèvre 13 annulaire relativement fine s'étendant radialement en saillie vers l'extérieur et venant en contact de frottement contre un bord interne de la jupe axiale 4c externe du capot supérieur 4. La lèvre 13 est légèrement incurvée vers le bas. La lèvre d'étanchéité 13 permet d'éviter l'intrusion de particules polluantes entre la jupe axiale 4c externe du capot supérieur 4 et la surface extérieure l l a du capot inférieur 5. La courbure vers le bas de la lèvre d'étanchéité 13 est particulièrement avantageuse dans la mesure où cela augmente son amplitude à repousser d'éventuelles projections d'eau ou d'autres particules polluantes. La lèvre 13 forme donc un déflecteur particulièrement efficace. En outre, lors de telles projections, la pression de contact entre la lèvre 13 et le capot supérieur 4 augmente, ce qui accroît encore son efficacité. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, pour permettre la retenue axiale de la coupelle d'appui 7, le capot inférieur 5 comprend une pluralité d'éléments élastiques formant languettes 15. Les languettes 15 sont circonférentiellement régulièrement réparties et s'étendent obliquement vers l'extérieur à partir de la surface radiale l l d de manière à venir frotter contre la coupelle d'appui 7. La coupelle d'appui 7 inférieure comprend un élément filtrant 16 réalisé en matériau synthétique plastique relativement souple, par exemple en polyuréthane ou en caoutchouc nitrile, et une armature de rigidification 17 métallique réalisée en acier pour garantir une rigidité suffisante au sous-ensemble ainsi formé. Ce sous-ensemble permet une filtration des vibrations ainsi qu'une bonne résistance aux efforts exercés par le ressort 3 en formant un moyen d'amortissement et de répartition de contraintes venant en appui contre le capot inférieur 5. L'armature 17, de forme générale annulaire, présente en section droite une forme générale en L. Elle comprend une portion axiale 17a entourant la surface axiale 11c du corps 11 du capot inférieur 5, qui est prolongée vers l'extérieur à partir d'une extrémité supérieure par une portion arrondie 17b sensiblement en concordance de forme avec la portion arrondie reliant les surfaces llb et llc du corps 11. Les portions 17a, 17b laissent subsister entre elles et le capot inférieur 5 un léger jeu radial. La portion arrondie 17b est prolongée, à partir d'un bord de grand diamètre, radialement vers l'extérieur par une portion radiale 17c en contact contre la surface radiale 1 lb du capot inférieur 5 et dont l'extrémité libre est en saillie par rapport à la surface cylindrique lla. L'armature 17 peut par exemple être obtenue à partir d'un flanc de tôle par découpe et emboutissage. L'élément filtrant 16 comprend, quant à lui, une portion axiale 16a venant en appui contre la portion axiale 17a de l'armature 17, elle-même prolongée à une extrémité supérieure par une portion arrondie 16b également en contact contre la portion arrondie 17b, et une portion radiale 16c prolongeant la portion arrondie 16b et venant en contact contre la portion radiale 17c de l'armature 17. L'élément filtrant 16 comporte encore une collerette formant lèvre 16d s'étendant, à partir de la portion radiale 16c, radialement vers l'extérieur jusqu'à être située radialement au-delà de la dernière spire du ressort 3. Plus précisément, la lèvre 16d s'étend obliquement vers le bas de manière à accroître son aptitude à repousser d'éventuelles projections d'eau ou d'autres polluants. L'élément filtrant 16 et l'armature 17 sont en contact l'un contre l'autre, l'armature 17 étant en appui sur le corps 11 du capot inférieur 5. L'armature de rigidification 17 est ainsi disposée axialement entre l'élément filtrant 16 et le capot inférieur 5. Avantageusement, l'élément filtrant les vibrations 16 est surmoulé sur l'armature de rigidification 17, ces deux éléments étant rendus ainsi solidaires l'un de l'autre. Bien entendu, on pourrait imaginer d'autres modes de liaison entre l'élément filtrant 16 et l'armature 17, par exemple par collage ou par utilisation de moyens de liaison mécanique. Dans ce cas, l'élément filtrant est fabriqué séparément par moulage puis est monté sur l'armature 17. Dans ce mode de réalisation, la portion axiale 16a de l'élément filtrant 16 permet le centrage du ressort 3, tandis que la portion radiale 16c ménage une surface d'appui pour ledit ressort. En ce qui concerne la portion axiale 17a, celle-ci permet le centrage du sous-ensemble autour de la surface llc du corps 11 du capot inférieur 5. En effet, la portion axiale 17a délimite intérieurement un alésage à l'intérieur duquel est logé en partie le capot inférieur 5. La portion radiale 17c permet de transmettre les efforts axiaux entre le ressort 3 et le capot inférieur 5 sans concentrations de contraintes excessives sur ledit capot. Ce mode de réalisation est avantageux dans la mesure où le ressort 3 de suspension vient directement en appui contre l'élément filtrant 16, ce qui permet d'obtenir une bonne filtration des vibrations. Toutefois, on conçoit aisément qu'en variante, il est également possible d'intervertir la position relative de l'élément filtrant 16 et de l'armature 17 de rigidification de manière que l'élément filtrant 16 soit disposé axialement entre l'armature de rigidification 17 et le corps 11 de capot inférieur 5. Dans une autre variante, il pourrait également être possible de prévoir une coupelle d'appui 7 constituée uniquement par l'armature 17. Comme indiqué précédemment, le capot inférieur 5 comporte une couronne de languettes 15 élastiques s'étendant obliquement vers l'extérieur pour venir en contact avec la portion axiale 17a de l'armature 17 de la coupelle d'appui 7. Elles sont légèrement inclinées ou recourbées vers le bas en direction de l'extrémité inférieure de la coupelle d'appui 7. Les languettes 15 sont issues de la surface radiale 11d inférieure, adjacentes entre elles et obtenues par découpe d'une pluralité d'échancrures de manière à présenter une certaine élasticité axiale. Les languettes 15 interfèrent radialement de manière élastique avec l'alésage de la coupelle d'appui 7 pour obtenir un maintien efficace de ladite coupelle contre le capot inférieur 5. Dans ce but, le diamètre du cercle fictif qui enveloppe les extrémités des languettes 15 est supérieur au diamètre de l'alésage de l'armature 17 de façon à assurer l'interférence nécessaire à la retenue axiale de la coupelle 7 contre le capot inférieur 5. On obtient ainsi leur arc-boutement sur la coupelle d'appui 7 et la solidarisation axiale de ladite coupelle avec le capot inférieur 5. Les languettes 15 sont en contact de friction avec l'alésage de la coupelle d'appui 7 tout en restant axialement éloignées de l'extrémité inférieure des portions axiales 16a et 17a de l'élément filtrant 16 et de l'armature 17. Les languettes 15 sont donc décalées axialement vers le haut, i.e. en direction du roulement 6 et du capot supérieur 4, par rapport à l'extrémité inférieure de la coupelle d'appui 7. Les languettes 15 sont axialement en retrait vers l'intérieur par rapport à l'extrémité inférieure de la coupelle d'appui 7. Les languettes 15 sont donc situées axialement à distance de l'extrémité inférieure de la coupelle d'appui 7. Les languettes 15 sont situées ici sensiblement axialement à mi-hauteur de la portion axiale 17a de l'armature 17. La solidarisation axiale de la coupelle d'appui 7 et du capot inférieur 5 est obtenue par interférence radiale entre les languettes 25 élastiques et l'alésage de la coupelle d'appui 7, ce qui permet d'obtenir un maintien efficace et sans jeu tout en réduisant la dimension axiale du capot inférieur 5 supportant le roulement. Le capot inférieur 5 présente ici une dimension et un poids réduits. Le mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4 sur lesquelles les éléments identiques portent les mêmes références diffère du mode de réalisation précédemment décrit uniquement en ce que le moyen prévu pour permettre la solidarisation axiale entre le capot inférieur 5 et la coupelle d'appui 7 est disposée sur ladite coupelle. L'armature 17 de la coupelle d'appui 7 comporte ici des ergots 20 prévus sur l'alésage de la portion axiale 17a et s'étendant radialement vers l'intérieur en direction de la surface axiale llc extérieure du capot inférieur 5 de support. Plus précisément, les ergots 20 sont situés axialement au voisinage de la portion arrondie 17b de l'armature 17. Ils sont espacés de manière régulière dans le sens circonférentiel et forment des éléments en saillie par rapport à l'alésage de la portion axiale 17a de manière à pouvoir s'insérer à force dans le corps 11 réalisé en matériau synthétique afin d'assurer la retenue axiale de la coupelle d'appui 7 sur le capot inférieur 5. Ainsi, on obtient par déformation une interférence diamétrale entre les bourrelets 20 et le capot inférieur 5, ce qui permet de réaliser la solidarisation axiale de ces deux éléments. Dans ce mode de réalisation, les bourrelets 20 sont discontinus circulairement. Toutefois, en variante on peut prévoir un unique bourrelet 20 continu circulairement ménagé sur l'alésage de la portion axiale 17a de l'armature 17. Bien que dans les deux modes de réalisation précédemment décrits, le moyen de solidarisation axiale de la coupelle d'appui 7 et du capot de support 5 est prévu soit sur ledit capot, soit sur la coupelle d'appui, on conçoit aisément qu'il est également possible, sans sortir du cadre de la présente invention, de prévoir un moyen de solidarisation axiale sur chacun de ces deux éléments, comme cela est illustré à figure 5 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références. En effet, sur cette variante de réalisation, le capot inférieur 5 comporte les languettes 15 prévues pour coopérer avec l'alésage de la portion axiale 17a de l'armature 17, et la coupelle d'appui 7 comprend les griffes 20 ménagées sur ladite portion axiale 17 en étant situées axialement au-dessus des languettes 15 et venant interférer avec le capot inférieur 5 de support. Grâce à l'invention, on obtient un dispositif de butée de suspension comprenant un capot de support inférieur pour un roulement et une coupelle d'appui inférieure pour un ressort, dans lequel la liaison entre ces deux éléments est réalisée de manière particulièrement simple, efficace, économique et sans nécessité de pièces additionnelles. On dispose ainsi d'un sous-ensemble facile à assembler, à transporter et à manipuler lors des opérations de montage final sur le dispositif de suspension avec un risque de désolidarisation axial des éléments le constituant relativement limité. REVENDICATIONS1. Dispositif de butée de suspension, notamment pour véhicule automobile, comprenant un roulement (6) formant butée axiale, un capot de support (5) inférieur du roulement et une coupelle d'appui (7) inférieure pour un ressort, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen de solidarisation axiale (15 ; 20) de la coupelle d'appui inférieure et du capot de support inférieur, ledit moyen étant situé axialement en retrait d'une extrémité inférieure de la coupelle d'appui. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le moyen de solidarisation axiale (15 ; 20) comprend au moins une saillie s'étendant radialement. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le capot de support (7) inférieur du roulement comprend le moyen de solidarisation axiale (15). 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le capot de support (7) inférieur du roulement comprend des moyens élastiques (15) venant radialement en contact avec un alésage de la coupelle d'appui (7) inférieure. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les moyens élastiques (15) présentent à l'état libre un diamètre supérieur au diamètre de l'alésage de la coupelle d'appui (7) inférieure. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les moyens élastiques (15) s'étendent obliquement en direction de l'extrémité inférieure de la coupelle d'appui. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la coupelle d'appui (7) inférieure comprend le moyen de solidarisation axiale (20). 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la coupelle d'appui (7) inférieure comprend des ergots (20) venant radialement en contact d'une surface axiale extérieure (11c) du capot de support inférieur. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capot de support inférieur (5) comporte un corps (11) en matériau synthétique. 10. Jambe de force comprenant un amortisseur et un dispositif de butée de suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes. 11. Véhicule automobile comprenant au moins une jambe de force selon la revendication 10.