Brevet FR2945982A1 — publié le 20101203

Dispositif de butée de détente d'une suspension de véhicule La présente invention se rapporte à un dispositif formant une butée de détente d'un élément de suspension d'un véhicule, comprenant une chaînette permettant de limiter le déplacement de l'élément de suspension, ladite chaînette présentant une première extrémité fixée rigidement à l'élément de suspension et une seconde extrémité solidaire de la structure du véhicule par l'intermédiaire d'un dévidoir à tambour sur lequel la chaînette est enroulée, le dévidoir comportant des moyens de rappel dont la force de rappel varie en fonction de la rotation du tambour. Les essieux à lames, qui sont souvent utilisés comme suspension arrière des véhicules utilitaires, présentent l'avantage d'être peu encombrant et de supporter de fortes charges. De tels essieux qui sont dimensionnés pour être fortement chargés, permettent un débattement important des suspensions avec de fortes variations de hauteur de caisse or, les amortisseurs qui leurs sont associés ne peuvent présenter de telles variations de longueur, en particulier ils ne peuvent être étirés au delà d'une certaine limite, risquant d'être endommagés. Il est donc important de limiter le débattement des suspensions. Cette limitation de débattement doit se faire le plus progressivement possible pour ne pas générer un arrêt brutal, créant un choc dans la suspension. Ce choc risque de fragiliser les éléments constituant le dispositif de limitation de débattement, plus généralement appelé butée de détente et crée un inconfort pour les passagers du véhicule. Un tel dispositif se retrouve dans le document US 3 953 011 qui présente une butée de détente pour une suspension à lames d'un essieu de véhicule permettant une limitation progressive du débattement de l'essieu. Ce dispositif est constitué d'un tambour formant un dévidoir autour duquel vient s'enrouler une chaînette ou une sangle. La chaînette est reliée, par sa seconde extrémité, au ressort à lames de la suspension de cet essieu. Lorsque qu'une roue présente un débattement trop important, la chaînette, qui est enroulée autour du dévidoir, se déroule, faisant tourner le tambour. Le tambour comporte un mécanisme interne produisant une résistance à la rotation, cette résistance augmentant progressivement au fur et à mesure du déroulement de la chaînette autour du dévidoir. Le mécanisme tel que présenté dans ce document reste complexe à mettre en oeuvre, et comportant un mécanisme interne utilisant une seconde chaînette qui vient frotter contre un axe gainé, risquant à terme de générer du bruit voire de se casser, constituant une pièce d'usure impossible à contrôler sans devoir régulièrement démonter la butée de détente. L'objet de l'invention est donc de proposer une butée de détente, de conception simple et compacte, pouvant s'adapter facilement à tous types de véhicules. A cet effet, l'invention concerne un dispositif formant butée de détente d'un élément de suspension d'un véhicule, comprenant une chaînette permettant de limiter le déplacement de l'élément de suspension, ladite chaînette présentant une première extrémité fixée rigidement à l'élément de suspension et une seconde extrémité solidaire de la structure du véhicule par l'intermédiaire d'un dévidoir à tambour sur lequel la chaînette est enroulée, le dévidoir comportant des moyens de rappel dont la force varie en fonction de la rotation du tambour, tel que les moyens de rappel sont formés d'un cadre solidaire du tambour et d'un moyeu fixé rigidement à la structure du véhicule, ledit cadre étant relié audit moyeu par des bras déformables élastiquement. Les bras sont adaptés pour bloquer la rotation du tambour au-delà d'une déformation élastique des bras, ladite chaînette interdisant alors tout déplacement supplémentaire de l'élément de suspension. Les bras, qui sont des barreaux en élastomère, par exemple du caoutchouc, sont fixés par une première extrémité sur un moyeu et par une seconde extrémité sur un cadre, avec le moyeu solidaire de la structure du véhicule et le cadre solidaire en rotation du tambour. Suivant un premier mode de réalisation, les bras s'étendent dans un même plan, entre la surface périphérique intérieure du cadre et la surface périphérique extérieure du moyeu autour duquel ils sont régulièrement répartis. Suivant un second mode de réalisation, le cadre et le moyeu sont positionnés suivant deux plans parallèles, les bras étant régulièrement réparties à proximité des bordures extérieures du cadre et du moyeu. Afin de permettre une bonne solidarisation du cadre à l'intérieur du tambour, la surface périphérique extérieure du cadre comporte des dents coopérant avec des dents complémentaires positionnées sur la surface intérieure périphérique du tambour. La surface périphérique extérieure du cadre peut aussi comporter des pattes flexibles, formant des clips, coopérant avec des ouvertures complémentaires positionnées sur la surface intérieure périphérique du tambour, pour solidariser aussi en translation le cadre avec le tambour. Suivant une variante le cadre vient de matière avec la surface intérieure périphérique du tambour. L'invention concerne aussi un véhicule automobile comportant un dispositif formant butée de détente comportant au moins une des caractéristiques précédentes. D'autres avantages et caractéristiques techniques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui suit en référence aux figures des dessins annexés parmi lesquelles : - La figure 1 qui représente une vue, suivant l'axe longitudinal du véhicule, de la butée de détente positionnée sur l'essieu d'un véhicule ; - La figure 2 qui représente une vue éclatée, en perspective, d'un dévidoir suivant un premier mode de réalisation de l'invention, comportant un tambour et un mécanisme de rappel ; - La figure 3 qui représente une vue, en perspective, du mécanisme de rappel suivant le premier mode de réalisation, mis sous contrainte lors du débattement d'un l'élément de suspension de l'essieu ; - La figure 4 qui représente une vue schématique, partielle, du mécanisme de rappel suivant le premier mode de réalisation, avant et après sa mise sous contrainte lors du débattement de l'élément de suspension de l'essieu ; - La figure 5 qui représente une vue, en perspective, du mécanisme de rappel suivant un second mode de réalisation de l'invention; et - La figure 6 qui représente une vue, en perspective, du mécanisme de rappel suivant le second mode de réalisation, mis sous contrainte lors du débattement d'un l'élément de suspension de l'essieu. La figure 1 représente une vue suivant l'axe longitudinal du véhicule de la butée de détente 1, positionnée sur un essieu d'un véhicule. La butée de détente 1 est formée d'un dévidoir 3 sur lequel vient s'enrouler une sangle ou une chaînette 5. La chaînette 5 est fixée sur le dévidoir 3 par une première extrémité 7. La seconde extrémité 11 de la chainette 5 est reliée à un ressort à lames 9 de l'essieu par un module de fixation 13. Le dévidoir 3 comporte deux parties : une première partie formant un tambour 15, constituant la partie mobile en rotation de la coque extérieure du dévidoir 3, sur laquelle est fixée la première extrémité 7 de la chaînette 5 ; et -une deuxième partie reliant une partie 17 de la structure du véhicule au tambour 15, incluant un mécanisme de rappel (non visible sur cette figure). Les figures 2 et 3 représentent, respectivement, une vue éclatée, en perspective, du tambour 15 et d'un mécanisme de rappel 19, formant les deux parties du dévidoir 3 et une vue en perspective du mécanisme de rappel 19 mis sous contrainte lors du débattement de l'élément de suspension par l'intermédiaire de la chaînette 5. Le mécanisme de rappel 19 comporte plusieurs bras en élastomères 21 formant des barreaux, reliant un moyeu 23, fixé à la structure du véhicule, à un cadre 25. Les points de fixation des bras 21 sur le moyeu 23 et sur le cadre 25 sont sensiblement alignés dans un même plan vertical. Le tambour 15 vient se positionner autour du mécanisme de rappel 19 avec la surface périphérique intérieure du tambour 15 venant se solidariser avec le cadre 25. Cette solidarisation se fait par l'intermédiaire de dents 27 positionnées sur la surface périphérique extérieure du cadre 25 et sur la surface périphérique intérieure du tambour 15, liant en rotation ces deux éléments. Un dispositif de clippage (ou clip), comportant des pattes flexibles 29 portées par le cadre 25 et d'ouvertures correspondantes 30 positionnées sur la surface périphérique du tambour 15, assurent le blocage en translation du mécanisme de rappel 19 dans le tambour 15. Il est aussi possible de solidariser directement une des extrémités des bras 21 sur la surface périphérique interne du tambour 15, le cadre 25 et le tambour 15 ne formant alors qu'une seule pièce ;les secondes extrémités des bras 21 étant toujours fixées sur le moyeu 23, solidaire de la structure du véhicule. Lors du débattement de l'élément de suspension, le mécanisme de rappel est mis sous contrainte par l'intermédiaire de la chaînette 5 qui entraine en rotation le tambour 15 du dévidoir 3. Le cadre 25, lié en rotation avec le tambour 15 du dévidoir 3, suit cette rotation, entrainant les secondes extrémités des bras 21. Les bras 21, dont les premières extrémités sont fixées à la structure du véhicule par l'intermédiaire du moyen 23, se déforment en s'opposant à la rotation du dévidoir 3. Cette déformation se caractérise principalement par un allongement des bras 21 créant une force de rappel qui augmente progressivement en fonction de la rotation du dévidoir 3. Pour permettre un tel allongement, les bras 21, qui se présentent sous la forme de barreaux présentant un profil cylindrique où rectangulaire, sont réalisés dans une matière élastique telle que du caoutchouc. La figure 4 représente une vue schématique, partielle, du mécanisme de rappel 19, avec un des bras 21 représenté dans une première position non contrainte, où la chaînette 5 n'exerce aucune force sur le tambour 15, présentant une longueur LO et le même bras 21 dans une seconde position contrainte où le tambour 15 présente une rotation d'un angle 13, étirant le bras 21 à une longueur L1. La variation de longueur AL, qui est égale à l'élongation du bras 21, soit L1 - LO, peut être exprimée en fonction de R, rayon de la surface périphérique intérieure du cadre 25, de r, rayon de la surface périphérique du moyeu, et de l'angle de rotation 13 du tambour 15 suivant la formule : AL=L1-LO=4(R-r)Rr(1-cos(3) D'autre part, sachant qu'un bras 21, réalisé en élastomère, lors de son élongation AL, crée une force s'opposant à cette élongation proportionnellement à un coefficient de raideur k et d'amortissement b propre à l'élastomère choisi, il apparait que la force Fb de rappel de chaque bras 21 est proportionnelle à l'angle 13, aux rayons R et r et aux coefficients k et b. La force Ft de rappel totale, qui est égale à la force Fb multipliée par le nombre de bras 21, permet en jouant sur ces différents paramètres et pour un angle 3 donné, de bloquer l'élongation de l'élément de suspension en bloquant la rotation du tambour 15. Ce blocage présente l'avantage de se faire de manière progressive, évitant ainsi un choc créé habituellement par la présence d'une butée rigide de détente. Les figures 5 et 6 représentent des vues en perspectives, respectivement, d'un second mode de réalisation d'un mécanisme de rappel 19' et de ce second mode de réalisation du mécanisme de rappel 19' mis sous contrainte lors du débattement de l'élément de suspension, par l'intermédiaire de la chaînette 5. Le mécanisme de rappel 19' comporte un moyen 33, fixé à la structure du véhicule, et d'un cadre 35, solidaire du tambour 15, reliés par des bras en élastomère 31. Le moyeu 33 présente un diamètre extérieur proche du diamètre extérieur du cadre 35, avec le moyeu 33 et le cadre 35 positionnés dans deux plans verticaux distincts parallèles, positionnant les bras 31 transversalement entre ces deux parties du mécanisme de rappel 19'. Pour optimiser le fonctionnement de ces bras 31, ceux-ci sont positionnés parallèlement entre eux, uniformément répartis le long de la bordure extérieure du moyeu 33 et du cadre 35. Comme pour le premier mode de réalisation, le tambour 15 vient se positionner autour du mécanisme de rappel 19' avec la surface périphérique intérieure du tambour 15 qui vient se solidariser avec le cadre 35. Cette solidarisation reste identique au premier mode de réalisation avec des dents 27 positionnées sur la surface périphérique extérieure du cadre 35 et sur la surface périphérique intérieure du tambour 15, liant en rotation ces deux éléments. Un dispositif de clippage (ou clip), comportant des pattes flexibles 29 portées par le cadre 35 et des ouvertures correspondantes 30 positionnées sur la surface périphérique du tambour 15, assurent le blocage en translation du mécanisme de rappel 19' dans le tambour 15. Il est aussi possible de solidariser directement une des extrémités des bras 31 directement sur la surface périphérique interne du tambour 15, le cadre 25 et le tambour 15 ne formant alors qu'une seule pièce ; les secondes extrémités des bras 21 étant toujours fixées sur le moyeu 33, solidaire de la structure du véhicule. Lors du débattement de l'élément de suspension, le mécanisme de rappel est mis sous contrainte par l'intermédiaire de la chaînette 5 qui entraine en rotation le tambour 15 du dévidoir 3. Le cadre 35, lié en rotation avec le tambour 15 du dévidoir 3, suit cette rotation, entrainant une première extrémité des bras 31. Les bras 31, dont les secondes extrémités sont fixées à la structure du véhicule par l'intermédiaire du moyeu 33, se déforment en s'opposant à la rotation du dévidoir 3. Cette déformation se caractérise principalement par un allongement des bras 21 créant, comme pour le premier mode de réalisation, une force de rappel qui augmente progressivement en fonction de la rotation du dévidoir 3. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits, mais est susceptible de recevoir de nombreuses modifications qui apparaîtront à l'homme du métier. De même, si les différents modes de réalisations de la butée de détente (1) sont positionnés entre la structure du véhicule et un ressort à lames d'un train arrière, cette butée de détente peut tout aussi bien être fixée entre ladite structure et un bras de suspension d'un train avant ou arrière, ledit train pouvant constituer un ensemble multi-bras ou un ensemble semi-rigide. Il est aussi possible, pour limiter le dimensionnement des butées de 20 détente, de conserver la butée de fin de course de l'amortisseur permettant une action commune de ces deux éléments. Revendications1. Dispositif formant butée de détente (1) d'un élément de suspension (9) d'un véhicule, comprenant une chaînette (5) permettant de limiter le déplacement de l'élément de suspension (9), ladite chaînette (5) présentant une première extrémité (11) fixée rigidement à l'élément de suspension (9) et une seconde extrémité (7) solidaire de la structure (17) du véhicule par l'intermédiaire d'un dévidoir (3) à tambour (15) sur lequel la chaînette (5) est enroulée, le dévidoir (3) comportant des moyens de rappel dont la force varie en fonction de la rotation du tambour (15), caractérisé en ce que les moyens de rappel sont formés d'un cadre (25, 35) solidaire en rotation du tambour (15) et d'un moyeu (23, 33) fixé rigidement à la structure (17) du véhicule, ledit cadre (25, 35) étant relié audit moyeu (23, 33) par des bras (21, 31) déformables élastiquement. 2. Dispositif formant butée de détente (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bras (21, 31) sont adaptés pour bloquer la rotation du tambour (15) au-delà d'une déformation élastique déterminée des bras (21, 31). 3. Dispositif formant butée de détente (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les bras (21, 31) sont formés de barreaux en élastomère. 4. Dispositif formant butée de détente (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bras (21) s'étendent dans un même plan. 5. Dispositif formant butée de détente (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bras (21) s'étendent entre la surface périphérique intérieure du cadre (25) et la surface périphérique extérieure du moyeu (23). 6. Dispositif formant butée de détente (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les bras (21) sont régulièrement répartis autour de la surface périphérique extérieure du moyeu (23). 7. Dispositif formant butée de détente (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le cadre (35) et le moyeu (33) sont positionnés selon deux plans parallèles. 8. Dispositif formant butée de détente (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les bras (31) sont régulièrement répartis à proximité des bordures extérieures du cadre (35) et du moyeu (33). 9. Dispositif formant butée de détente (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface périphérique extérieure du cadre (25, 35) comporte des dents (27) coopérant avec des dents complémentaires positionnées sur la surface intérieur périphérique du tambour (15), solidarisant en rotation le cadre (25, 35) avec le tambour (15). 10. Dispositif formant butée de détente (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface périphérique extérieure du cadre (25, 35) comporte des pattes flexibles, formant des clips, coopérant avec des ouvertures (30) complémentaires positionnées sur la surface intérieure périphérique du tambour (15), pour solidariser le cadre (25, 35) avec le tambour (15). 11. Dispositif formant butée de détente (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le cadre (25, 35) vient de matière avec la surface intérieure périphérique du tambour (15). 12. Véhicule automobile comportant un dispositif formant butée de détente (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.