Brevet FR2940192A1 — publié le 20100625

DISPOSITIF DE BUTEE DE DETENTE D'UNE SUSPENSION DE VEHICULE 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 reliée 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 variation de la force de rappel dépend 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, comportant un mécanisme interne utilisant une seconde chaînette qui vient frotter contre un axe gainé, risquant à terme de générer du bruit voir 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 compact, 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 reliée 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 ressort, d'un patin et d'une rampe portée par le tambour, ledit patin étant maintenu en contact contre la rampe par le ressort, la force de rappel dudit ressort dépendant de la position sur la rampe dudit patin, ladite rampe étant adaptée pour faire croître cette force lors de la rotation du tambour. La rampe est adaptée pour bloquer la rotation du tambour au-delà d'une position donnée du patin sur la rampe, ladite chaînette interdisant alors tout déplacement supplémentaire de l'élément de suspension. Le ressort constituant le dispositif de rappel de la butée de détente peut avantageusement être constitué d'un ressort hélicoïdal. Le patin comporte au moins un élément rotatif parcourant la rampe lors de la rotation du tambour. Le tambour est guidé en rotation par un axe fixé à la structure du véhicule. Le patin est guidé en translation, lors de la rotation du tambour, par un moyen de guidage prolongeant radialement l'axe. Le patin comporte une ouverture permettant le passage du moyen de guidage, avec le profil de ladite ouverture correspondant au profil dudit moyen de guidage. Deux éléments rotatifs sont positionnés sur le patin de part et d'autre de l'ouverture. Le ressort, qui est interposé entre l'axe et le patin, maintient en contact les deux éléments rotatifs contre la rampe. Une variante peut consister à ne proposer qu'un seul élément rotatif prolongeant le moyen de guidage. Le ressort restant identiquement positionné et maintenant toujours l'élément rotatif contre la rampe. Pour permettre une meilleure répartition des efforts, au moins deux moyens de guidage sont régulièrement répartis en périphérie de l'axe, avec comme mode de réalisation préférentiel l'utilisation de trois moyens de guidage régulièrement répartis en périphérie de l'axe, chacun de ces moyens de guidage comportant un ensemble patin et ressort, chacun de ces patins parcourant une rampe spécifique, lesdites rampes présentant le même profil et étant successivement positionnées sur tout le pourtour intérieur du tambour. Suivant un second mode de réalisation le tambour présente une paroi latérale formant le fond du tambour et une paroi cylindrique sur laquelle s'enroule la chaînette. La paroi latérale porte, en saillie, une paroi de guidage coopérant avec un palier fixé à la structure du véhicule, ledit palier étant positionné à proximité de la paroi latérale et définissant l'axe de rotation du tambour. La paroi de guidage porte à son extrémité libre une couronne montée mobile en translation portant ladite rampe. Le ressort est interposé entre la couronne portant la rampe est le palier, maintenant le patin en contact contre la rampe. Le patin est constitué d'une paroi solidaire de la structure du véhicule, et d'une bille. La paroi présente une première piste circulaire concentrique avec l'axe de rotation du tambour, la rampe présentant une seconde piste circulaire, ladite seconde piste circulaire étant en regard de ladite première piste circulaire, ladite bille étant positionnée dans ces deux pistes circulaires. Pour permettre une meilleure répartition des efforts, au moins deux billes sont positionnées entre les deux pistes circulaires, avec comme mode de réalisation préférentiel l'utilisation de trois billes positionnées entre les deux pistes circulaires, avec chacune de ces billes parcourant une rampe spécifique, lesdites rampes présentant le même profil. 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 apparaîtrons plus clairement à la lumière de la description qui suit en référence aux figures des dessins annexés parmi lesquelles : - La figure 1, représente une vue, suivant l'axe longitudinal, du véhicule de la butée de détente positionnée sur l'essieu d'un véhicule ; - La figure 2, représente une vue en perspective, partielle, du dévidoir et de la chaînette constituant une partie de la butée de détente ; - La figure 3, représente une vue en perspective, partielle, d'un second mode de réalisation de la butée de détente ; et - La figure 4, représente une vue en coupe, du second mode de réalisation, suivant un plan de symétrie du dévidoir orienté transversalement au véhicule. 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 chainette 5 est reliée à un ressort à lames 11 de l'essieu par une seconde extrémité 9. Un module de fixation 13 permet de fixer la seconde extrémité 9 de la chaînette 5 au ressort à lames 11. Le dévidoir 3 comporte trois parties. Une première partie formant un tambour 20, constituant la partie mobile en rotation de la coque extérieure du dévidoir 3, sur laquelle est fixée la première extrémité de la chaînette 5. Une deuxième partie fixée à la structure 15 du véhicule et une troisième partie formant le mécanisme interne de rappel (non visible sur cette figure). La figure 2 représente une vue en perspective, partielle, du dévidoir 3 et de la chaînette 5 constituant une partie de la butée de détente 1. Le tambour 20 du dévidoir 3 est composé de deux parois latérales 22 (seul une des parois latérales 22 étant représentée) et d'une paroi cylindrique 21 sur laquelle s'enroule la chaînette 5. Ces trois parois forment un volume interne fermé. Le tambour 20 présente sur la surface interne 23 de la paroi cylindrique 21 trois rampes 24 identiques, successivement positionnées sur tout son pourtour. Ces trois rampes 24 sont parcourues par trois patins 41 (un seul étant présenté). Chacun de ces patins 41 est guidé en translation par un moyen de guidage 42 prolongement de manière radial un axe central 43 lié à la structure du véhicule. Les moyens de guidage 42 et l'axe central 43 constituent la seconde partie fixe du dévidoir 3. Un ressort 44 est interposé entre l'axe central 43 et chacun des patins 41. Les patins 41 sont constitués de deux galets 45 positionnés symétriquement de part et d'autre d'une ouverture centrale 46 permettant le passage du moyen de guidage 42. Le moyen de guidage 42 peut présenter différents profils se prolongeant uniformément sur toute sa longueur. Ainsi un profil ovale des moyens de guidage 42, avec l'ouverture centrale 46 des patins 41 présentant le même profil ovale, permet un guidage en translation tout en bloquant en rotation les patins 41. Le guidage en rotation du tambour 20 peut, soit se faire par les deux extrémités de l'axe fixe 43, présentant deux paliers portés par les deux parois latérales 22 du tambour 20, les deux paliers étant généralement des roulements à billes limitant les frottements et l'usure, soit par l'extrémité des moyens de guidage 42 se prolongeant jusqu'à la surface interne 23 de la paroi cylindrique 21 du tambour 20. Pour permettre un tel guidage, les trois rampes 24 sont alors divisées en deux séries de trois rampes parallèles, identiquement positionnées de part et d'autre d'un chemin 47 permettant le passage de l'extrémité des moyens de guidage 42. Un billage positionné à l'extrémité des moyens de guidage 42 parcourt le chemin 47, limite le frottement et l'usure. Le guidage en rotation du tambour 20 par les deux parois latérales 22 présente l'inconvénient d'imposer des contraintes de rigidité à ces deux parois latérales 22, mais permet une plus grande liberté dans le nombre et dans le positionnement des patins 41 et des rampes 24, pouvant éventuellement ne comporter qu'un seul patin et qu'une seule rampe. Le guidage en rotation du tambour 20 par le prolongement des moyens de guidage 42, impose par contre la présence d'au moins trois patins 41, répartis régulièrement sur tout le pourtour de l'axe fixe 43. Lors de la rotation du tambour 20 du dévidoir 3, la force de rappel qui s'exerce sur la chaînette 5 varie en fonction du profil des rampes 24. Cette force de rappel ralentie l'extension du ressort à lames 11 de la suspension du véhicule. Le profil des rampes 24, positionnées sur le pourtour intérieur du tambour 20, présente trois zones. La première zone permet, pour une faible rotation du tambour 20, à la butée de détente 1 de n'exercer sur le ressort à lames 11 qu'une force de rappel relativement faible, ne modifiant pratiquement pas le travail des suspensions du véhicule. La seconde zone permet, pour une rotation supérieure du tambour 20, à la butée de détente 1, d'exercer sur le ressort à lames 11 une force de rappel qui va rapidement augmenter, freinant progressivement l'extension du ressort à lames 11. La troisième zone permet, à la butée de détente 1, de bloquer progressivement l'extension des ressort à lames 11. L'augmentation de la force de rappel sur ce dernier tronçon doit être suffisamment progressive pour que les passagers du véhicule ne se rendent pas compte du blocage, en rotation, du tambour 20. Le fait de positionner trois ensembles patins 41, ressorts 44 et rampes 24 permet de limiter le dimensionnement du dévidoir 3, créant une force de rappel totale de la butée de détente 1 égal à trois fois la force de rappel crée par chacun de ces trois ensembles. La multiplication de ces ensembles limite par contre le nombre de degrés de rotation sur lesquels travail le dévidoir 3, qui pour trois ensembles est de 120 degrés. La figure 3 représente une vue en perspective, partielle, d'un second mode de réalisation de la butée de détente 1. La figure 4 représente une vue en coupe de ce second mode de réalisation suivant un plan de symétrie du dévidoir orienté transversalement au véhicule. Le dévidoir 3 comporte une première partie mobile, en rotation, liée à la chaînette 5 et une seconde partie fixée à la structure du véhicule ou partie fixe du dévidoir 3. La première partie mobile en rotation du dévidoir 3 est constituée d'un tambour 60 formé d'une paroi latérale 62 formant le fond du tambour 60 et d'une paroi cylindrique 61 (partiellement représentée en figure 3) sur laquelle vient s'enrouler la chaînette 5. Ces deux parois délimitent le volume interne du tambour 60. La paroi latérale 62 porte, en saillie, une paroi de guidage 63 qui se prolonge orthogonalement dans le volume interne du tambour 60. Cette paroi de guidage 63, de forme cylindrique, coopère avec un palier 81 fixé à la structure du véhicule. Le palier 81 est positionné à proximité de la paroi latérale 62, définissant l'axe de rotation du tambour 60. La paroi de guidage 63 porte à son extrémité libre une couronne 64 montée mobile en translation portant les trois rampes 65. Les trois rampes 65 sont successivement identiquement positionnées de façon circulaire sur le pourtour d'une première face de la couronne 64. La couronne 64 est liée en rotation au tambour 60. Cette liaison en rotation entre la couronne 64 et le tambour 60, peut se faire par un méplat présent sur toute la longueur de la surface de la paroi de guidage 63 sur laquelle peut coulisser la couronne 64. Le palier 81 est fixé à la structure du véhicule par l'intermédiaire d'un élément 80 (non représenté sur la figure 3) et d'un patin 82. L'élément 80 est formé de deux parties cylindriques concentriques reliées entre elles par un épaulement. La première partie cylindrique, de plus petit diamètre, sert de support au palier 81. La seconde partie cylindrique de l'élément 80 délimite un volume intérieur dans lequel est positionné et peut coulisser la couronne 64. Le patin 82 est fixé par une première face à la structure du véhicule, la seconde face recevant, sur sa surface périphérique, l'élément 80. La partie centrale de la seconde face du patin 82 présente une piste circulaire 84, positionnée concentriquement autour de l'axe de rotation du dévidoir 3. Les trois rampes 65, positionnées sur la première face de la couronne 64, sont en regard du patin 82. Ces trois rampes 65 sont parcourues par une piste circulaire 66 identiquement positionnée en regard de la piste circulaire 84 de la seconde face du patin 82. Entre la première face de la couronne 64 et la seconde face du patin 82, dans les pistes circulaires 66 et 84, sont positionnées trois billes 83. Un ressort positionné entre le palier 81 et la seconde face de la couronne 64, maintien la première face de la couronne 64 et la seconde face du patin 82 en contact contre les trois billes 83. Chacune des ces trois billes 83 est positionnée le long d'une des trois rampes 65 de la couronne 84. La présence d'au moins trois billes 63 permet un positionnement isostatique de la couronne 64 contre le patin 82. Un mode de réalisation à une ou deux billes reste envisageable, mais rend plus difficile le guidage de la liaison glissière entre la couronne 64 et la paroi de guidage 63. De même que pour le premier mode de réalisation de la butée de détente 1, lors de la rotation du tambour 60 du dévidoir 3, la force de rappel qui s'exerce sur la chaînette 5 varie en fonction du profil des rampes 65. Cette force de rappel ralentie l'extension du ressort à lames 11 de la suspension du véhicule. Le profil des rampes 65, positionnées sur le pourtour de la première face de la couronne 64, présente trois zones. La première zone permet, pour une faible rotation du tambour 60, à la butée de détente 1, de n'exercer sur le ressort à lames 11 qu'une force de rappel relativement faible, ne modifiant pratiquement pas le travail des suspensions du véhicule. La seconde zone permet, pour une rotation supérieure du tambour 60, à la butée de détente 1, d'exercer sur le ressort à lames 11 une force de rappel qui va rapidement augmenter, freinant progressivement l'extension du ressort à lames 11. La troisième zone permet à la butée de détente 1 de bloquer progressivement l'extension du ressort à lames 11. L'augmentation de la force de rappel sur ce dernier tronçon doit être suffisamment progressive pour que les passagers du véhicule ne se rendent pas compte du blocage en rotation du tambour 60. Le fait de positionner trois rampes 65 permet de limiter le dimensionnement du dévidoir 3, créant une force de rappel totale de la butée de détente 1 égal à trois fois la force de rappel crée par chacune des rampes 65. La multiplication des rampes limite par contre le nombre de degrés de rotation possible du dévidoir 3, qui pour trois rampes est de 120 degrés. 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 d'une butée de détente ainsi décrite sont positionnés entre la structure du véhicule et un ressort à lames d'un train arrière, cette butée de détente peut aussi être fixée entre la structure d'un véhicule et un bras de suspension d'un train avant ou arrière, ledit bras de suspension pouvant faire partie d'un train avant ou arrière dit multi-bras ou d'un train arrière semi- rigide. Il est aussi possible, pour limiter le dimensionnement des butées de détentes, 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 (11) d'un véhicule, comprenant une chaînette (5) permettant de limiter le déplacement de l'élément de suspension (11), ladite chaînette (5) présentant une première extrémité (9) reliée à l'élément de suspension (11) et une seconde extrémité (7) solidaire de la structure (15) du véhicule par l'intermédiaire d'un dévidoir (3) à tambour (20, 60) 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 (20, 60), caractérisé en ce que les moyens de rappel sont formés d'un ressort (44, 85), d'un patin (41, 45 ; 82, 83) et d'une rampe (24, 65) portée par le tambour (20, 60), ledit patin (41, 45 ; 82, 83) étant maintenu en contact contre la rampe (24, 65) par le ressort (44, 85), la force de rappel dudit ressort dépendant de la position sur la rampe dudit patin (41, 45 ; 82, 83), ladite rampe étant adaptée pour faire croître cette force lors de la rotation du tambour (20, 60). 2. Dispositif formant butée de détente (1) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la rampe (24, 65) est adaptée pour bloquer la rotation du tambour (20, 60) au-delà d'une position donnée du patin (41, 45 ; 82, 83) sur la rampe (24, 65), ladite chaînette (5) interdisant alors tout déplacement supplémentaire de l'élément de suspension. 3. Dispositif formant butée de détente (1) suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le ressort (44, 85) est un ressort hélicoïdal. 4. Dispositif formant butée de détente (1) suivant l'une quelconque des revendications des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le patin (41, 45 ; 82, 83) comporte au moins un élément rotatif (45, 83), l'élément rotatif (45, 83) parcourant la rampe (24, 65) lors de la rotation du tambour (20, 60). 5. Dispositif formant butée de détente (1) suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le tambour (20) est guidé en rotation par un axe (43) fixé à structure (15) du véhicule, le patin (41, 45) présentant un moyen de guidage (42) prolongeant radialement l'axe (43), guidant en translation le patin (41, 45) lors de la rotation du tambour (20). 6. Dispositif formant butée de détente (1) suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le patin (41, 45) comporte une ouverture (46) permettant le passage du moyen de guidage (42), le profil de ladite ouverture (46) correspondant au profil dudit moyen de guidage (42). 7. Dispositif formant butée de détente (1) suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le ressort (44) est interposé entre l'axe (43) et le patin (41, 45), ledit patin (41, 45) comportant deux éléments rotatifs (45) positionnés de part et d'autre de l'ouverture (46), lesdits éléments rotatifs (45) étant maintenu en contact contre la rampe (42) par le ressort (44). 8. Dispositif formant butée de détente (1) suivant a revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins deux moyens de guidage (42) sont régulièrement réparties en périphérie de l'axe (43), chacun de ces moyens de guidage (42) comportant un ensemble patin (41, 45) et ressort (44), chacun de ces patins (41, 45) parcourant une rampe (24) spécifique, lesdites rampes (24) présentant le même profil et étant successivement positionnées sur tout le pourtour intérieur du tambour (20). 9. Dispositif formant butée de détente (1) suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le tambour (60) présente une paroi latérale (62) formant le fond du tambour (60) et une paroi cylindrique (61) sur laquelle s'enroule la chaînette (5), ladite paroi latérale (62) portant, en saillie, une paroi de guidage (63) coopérant avec un palier (81) fixé à la structure (15) du véhicule, ledit palier (81) étant positionné à proximité de la paroi latérale (62) et définissant l'axe de rotation du tambour (60), ladite paroi de guidage (63) portant à son extrémité libre une couronne (64) montée mobile en translation portant ladite rampe (65). 10. Dispositif formant butée de détente (1) suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le ressort (85) est interposé entre la couronne (62) portant la rampe (65) est le palier (81), maintenant le patin (82, 83) en contact contre la rampe (65). 11. Dispositif formant butée de détente (1) suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le patin (82, 83) est constitué d'une paroi (82) solidaire de la structure (15) du véhicule, et d'une bille (83), ladite paroi (82) présentant une première piste circulaire (84) concentrique avec l'axe de rotation du tambour (60), la rampe (65) présentant une seconde piste circulaire (66), ladite secondepiste circulaire (66) étant en regard de ladite première piste circulaire (84), ladite bille étant positionnée dans ces deux pistes circulaires. 12. Dispositif formant butée de détente (1) suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'au moins deux billes (83) sont positionnées entre les deux pistes circulaires (84, 66), chacune de ces billes (83) parcourant une rampe spécifique (65), lesdites rampes (65) présentant le même profil. 13. Véhicule automobile comportant un dispositif formant butée de détente (1) suivant l'une quelconque des revendications précédentes.