Brevet FR2949524A1 — publié le 20110304

B09-2771 FR û JT/PG Société de droit suédois dite : Aktiebolaget SKF Dispositif de butée de suspension et jambe de force. Invention de : Richard CORBETT Jérôme DUBUS Samuel VIAULT Dispositif de butée de suspension et jambe de force. La présente invention concerne le domaine des dispositifs de butée de suspension utilisés en particulier sur les véhicules automobiles dans les jambes de suspension des roues directrices. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de butée de suspension comprenant un palier à roulement formant butée axiale et comportant une bague supérieure et une bague inférieure entre lesquelles est disposée au moins une rangée d'éléments roulants, par exemple des billes ou des rouleaux. Les bagues supérieure et inférieure sont généralement montées en contact avec des pièces d'appui ou de support inférieur et supérieur, telles que des coupelles ou capots. Les capots supérieur et inférieur forment un logement pour les bagues du roulement et permettent d'assurer l'interface entre lesdites bagues et les éléments avoisinants. Le dispositif de butée de suspension est disposé dans la partie supérieure de la jambe de suspension entre la caisse du véhicule et un ressort de suspension. Le ressort est installé autour d'une tige de piston amortisseur dont l'extrémité est liée à la caisse du véhicule par l'intermédiaire d'un bloc élastique filtrant les vibrations. Le ressort de suspension vient axialement en appui, directement ou indirectement, sur le capot de support inférieur. Le capot d'appui supérieur est quant à lui fixe par rapport à la caisse du véhicule. Un tel dispositif de butée de suspension permet de transmettre des efforts axiaux entre le ressort de suspension et la caisse du véhicule tout en autorisant un mouvement de rotation entre le capot de support inférieur et le bloc élastique filtrant découlant d'un braquage des roues directrices du véhicule et/ou de la compression du ressort de suspension. L'intérieur du palier à roulement du dispositif, à savoir l'espace existant entre les bagues, contient généralement un lubrifiant. Pour le bon fonctionnement du palier, il convient à la fois de retenir le lubrifiant dans cet espace et d'empêcher la pénétration de particules polluantes, solides ou liquides. A cet effet, des joints peuvent être disposés entre les bagues du palier. On connaît, par la demande de brevet japonais JP 2008-248950, une butée de suspension pourvue d'un capot de support inférieur, d'un capot d'appui supérieur et d'un roulement monté axialement entre lesdits capots. La bague supérieure du roulement comprend à chaque extrémité une lèvre d'étanchéité en contact de frottement avec le capot de support inférieur. Plus précisément, une première lèvre vient frotter contre une portion axiale du capot de support et une seconde lèvre frotte contre une portion sensiblement radiale dudit capot. Cette solution est délicate à mettre en oeuvre dans la mesure où lors d'un désalignement radial relatif des capots dû par exemple aux tolérances de fabrication, le couple de frottement du roulement est différent de celui prévu à l'état non monté. Ce frottement parasite, non uniforme sur la circonférence du roulement, peut provoquer une génération de bruit non souhaité et une usure prématurée des lèvres d'étanchéité. En outre, en cas de désalignement radial important entre les capots inférieur et supérieur, l'étanchéité peut ne plus être assurée au niveau de la première lèvre d'étanchéité. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un dispositif de butée de suspension dans lequel le couple de frottement est sensiblement le même selon le positionnement radial relatif des capots inférieur et supérieur, et dans lequel l'infiltration d'éventuelles gouttes d'eau ou particules polluantes est limitée. La présente invention a également pour but de prévoir un dispositif particulièrement fiable dans le temps, de conception simple et économique. Dans un mode de réalisation, le dispositif de butée de suspension pour véhicule automobile comprend un roulement formant butée axiale et pourvu d'une bague supérieure, d'une bague inférieure et d'au moins une rangée d'éléments roulants disposés entre les bagues, un capot d'appui en contact avec la bague supérieure, et un capot de support en contact avec la bague inférieure. Chaque bague du roulement comporte au moins une lèvre d'étanchéité dynamique en contact de frottement avec une surface sensiblement radiale d'un desdits capots ou avec une surface sensiblement radiale de l'autre bague dudit roulement. On entend par � étanchéité dynamique �, une étanchéité entre deux pièces ayant un mouvement relatif. Dans un mode de réalisation, la bague inférieure comporte une lèvre d'étanchéité dynamique externe en contact de frottement avec le capot de support. La bague supérieure peut également comporter une lèvre d'étanchéité dynamique interne en contact de frottement avec le capot d'appui. On entend par � lèvre externe �, la lèvre orientée vers l'extérieur du dispositif et par � lèvre interne �, la lèvre s'étendant vers l'intérieur. De préférence, les lèvres d'étanchéité dynamique sont montées aux extrémités libres des bagues du roulement. Elles peuvent délimiter radialement un espace étanche contenant les bagues inférieure, supérieure et les éléments roulants du roulement. Dans un mode de réalisation, au moins une des bagues du roulement comporte une lèvre d'étanchéité statique en contact de frottement avec un des capots d'appui ou de support ou avec l'autre bague dudit roulement. Chaque bague du roulement peut comporter au moins une lèvre d'étanchéité statique. Les lèvres d'étanchéité dynamique et statique d'au moins l'une des bagues sont avantageusement réalisées monoblocs. Les lèvres d'étanchéité dynamique et statique d'au moins une des bagues peuvent être en contact de frottement avec deux surfaces axialement en regard l'une de l'autre. L'invention concerne également une jambe de force comprenant un amortisseur et un dispositif de butée de suspension tel que défini précédemment. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels les35 figures 1 et 2 sont des vues en coupe axiale de dispositifs de butée de suspension selon deux modes de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté un dispositif de butée de suspension, désigné par la référence numérique générale 10, prévu pour être monté entre un élément du châssis d'un véhicule automobile et un ressort 12 de suspension de type hélicoïdal. Le dispositif 10 est disposé autour d'une tige d'amortisseur 14, d'axe 16 supposé globalement vertical, ladite tige étant allongée axialement en forme de cylindre de révolution. Le ressort 12 de suspension est monté autour de la tige d'amortisseur 14. Le dispositif 10, d'axe 16, comprend un capot d'appui 18 supérieur prévu pour venir en appui contre un bloc élastique filtrant interposé entre le dispositif et le châssis du véhicule, un capot de support 20 inférieur formant moyen d'appui pour le ressort 12 de suspension, et un roulement 22 disposé axialement entre lesdits capot et formant butée axiale. Le capot d'appui 18, d'axe 16, peut consister en une pièce monobloc réalisée par moulage d'une matière thermoplastique, par exemple un polyamide PA 6.6 renforcé ou non de fibres de verre. I1 comporte une surface radiale supérieure 18a annulaire destinée à venir en contact avec le bloc élastique filtrant, un alésage axial 18b s'étendant vers le bas à partir d'un bord de petit diamètre de la surface radiale 18a, et une surface extérieure 18c axiale. Le capot d'appui 18 comporte également une surface radiale inférieure 18d annulaire prolongeant radialement vers l'intérieur l'extrémité inférieure de la surface extérieure 18c, qui est elle-même prolongée par une surface toroïdale 18e. Un bord inférieur de la surface toroïdale 18e est prolongé radialement vers l'intérieur par une surface radiale 18f annulaire dont le bord de petit diamètre se raccorde à l'extrémité inférieure de l'alésage 18b. Le capot de support 20, d'axe 16, peut également consister en une pièce monobloc réalisée par moulage d'une matière thermoplastique, par exemple un polyamide PA 6.6 renforcé ou non de fibres de verre. I1 comporte une surface extérieure 20a axiale cylindrique dont l'extrémité inférieure est prolongée vers l'intérieur par une surface radiale 20b annulaire, elle-même prolongée vers l'intérieur et vers le bas par une surface arrondie puis une surface axiale 20c. La surface radiale 20b ménage une surface d'appui pour la spire d'extrémité supérieure du ressort 12 de suspension, la surface axiale 20c permettant son centrage. A partir de l'extrémité inférieure de la surface axiale 20c s'étend vers l'intérieur une surface radiale 20d annulaire qui est prolongée à partir d'un bord de petit diamètre axialement vers le haut par un alésage 20e. L'extrémité supérieure de l'alésage 20e du capot de support 20 est prolongée radialement vers l'extérieur par une surface radiale 20f annulaire axialement en regard de la surface radiale 18f du capot d'appui 18. Sur la surface radiale 20f est ménagée une gorge ou rainure 22 annulaire orientée axialement vers le haut en direction du capot d'appui. La gorge 22 est prolongée vers l'extérieur par une surface toroïdale 20g dont le bord supérieur est prolongé radialement vers l'extérieur par une surface radiale 20h annulaire axialement en regard de la surface radiale 18d du capot d'appui 18. Le roulement 22, d'axe 16, comprend une bague supérieure 24 et une bague inférieure 26 entre lesquelles est logée une rangée d'éléments roulants 28, ici réalisés sous forme de billes. Une cage pourrait également être prévue pour permettre le maintien d'un espacement circonférentiel régulier entre les éléments roulants 28. Les éléments roulants 28 sont disposés entre des pistes de roulement formées par les bagues supérieure 24 et inférieure 26. 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 24 est sensiblement égal au diamètre intérieur de la bague inférieure 26. La bague supérieure 24 comprend une portion toroïdale 24a en contact avec la surface toroïdale 18e du capot d'appui 18 de forme complémentaire, ladite portion toroïdale 24a étant prolongée vers l'intérieur par une portion toroïdale 24b de concavité opposée qui est prolongée radialement vers l'intérieur par une courte portion radiale 24c s'étendant au voisinage de la surface radiale 18f du capot d'appui 18. La surface extérieure de la portion toroïdale 24a présente en section droite un profil interne concave en quart de cercle et forme une piste ou chemin de roulement torique pour les éléments roulants 28. La portion radiale 24c est située axialement entre ladite surface radiale 18f et la gorge 22 du capot de support 20 en restant à distance de celles-ci. La bague inférieure 26 comprend également une portion toroïdale 26a en contact avec la surface toroïdale 20g du capot de support 20 de forme complémentaire, ladite portion toroïdale étant prolongée vers l'extérieur par une portion toroïdale 26b de concavité opposée, elle-même prolongée vers l'extérieur par une portion radiale 26c s'étendant au voisinage des surfaces radiales 20h et 18d des capots de support 20 et d'appui 18 en restant à distance de celles-ci. La surface intérieure de la portion toroïdale 26a présente en section droite un profil interne concave en quart de cercle et forme piste ou chemin de roulement torique pour les éléments roulants 28. L'extrémité libre de la portion radiale 26c est décalé radialement vers l'intérieur du dispositif par rapport aux surfaces extérieures 18c, 20a des capots d'appui et de support. Pour assurer sa protection contre l'intrusion de particules polluantes et pour éviter les fuites de lubrifiant vers l'extérieur, le roulement 22 comporte des garnitures d'étanchéité 32 interne et 34 externe prévues respectivement sur les bagues supérieure 24 et inférieure 26. Avantageusement, lesdites garnitures d'étanchéité sont obtenues par surmoulage sur les bagues d'un matériau souple par exemple un élastomère tel qu'un caoutchouc ou encore du polyuréthane ou du thermoplastique élastomère. La garniture d'étanchéité 32 interne comporte un talon 32a annulaire recouvrant l'extrémité libre de la portion radiale 24c de la bague supérieure 24, et deux lèvres d'étanchéité 32b, 32c internes annulaires relativement fines s'étendant en saillie vers l'intérieur à partir du talon 32a. Le talon 32a est situé axialement à distance des capots d'appui 18 et de support 20. La lèvre d'étanchéité 32b s'étend obliquement en saillie vers l'intérieur et vers le bas et vient en contact de frottement avec le fond radial de la gorge 22 du capot de support 20. La lèvre d'étanchéité 32c s'étend obliquement en saillie vers le haut et vers l'intérieur et vient en contact de frottement avec la surface radiale 18f du capot d'appui 18. Les lèvres d'étanchéité 32b, 32c s'écartent l'une de l'autre et forment une lèvre dédoublée dont la section axiale est en forme de V orientée vers l'intérieur. La lèvre d'étanchéité 32b remplit une fonction d'étanchéité dynamique avec le capot de support 20, la lèvre d'étanchéité 32c remplissant une fonction d'étanchéité statique avec le capot d'appui 18. Les extrémités libres des lèvres d'étanchéité 32b, 32c sont disposées dans un même plan axial qui est décalé axialement vers l'intérieur par rapport à la portion radiale 24c de la bague supérieure 24. Avantageusement, ces extrémités présentent en section droite une forme arrondie de manière à réduire le couple de friction existant entre elles et le capot correspondant. De façon similaire, la garniture d'étanchéité 34 externe comporte un talon 34a annulaire recouvrant l'extrémité libre de la portion radiale 26c de la bague inférieure 26, et deux lèvres d'étanchéité 34b, 34c externes annulaires relativement fines s'étendant en saillie vers l'extérieur à partir du talon 34a. Le talon 34a est situé axialement à distance des capots d'appui 18 et de support 20. La lèvre d'étanchéité 34b s'étend obliquement vers l'extérieur et vers le haut et vient en contact de frottement avec la surface radiale 18d du capot d'appui 18 au voisinage de la surface extérieure 18c. La lèvre d'étanchéité 34c s'étend obliquement vers le bas et vers l'extérieur et vient en contact de frottement avec la surface radiale 20h du capot de support 20. Les lèvres d'étanchéité 34b, 34c s'écartent l'une de l'autre en s'éloignant du talon 34a et forment une lèvre dédoublée dont la section axiale est en forme de V orientée vers l'extérieur. La lèvre d'étanchéité 34b remplit une fonction d'étanchéité dynamique, la lèvre d'étanchéité 34c remplissant une fonction d'étanchéité statique. Les extrémités libres des lèvres d'étanchéité 34b, 34c sont disposées dans un même plan axial qui est décalé radialement vers l'extérieur par rapport à la portion radiale 26c en restant toutefois en retrait par rapport aux surfaces extérieures 18c et 20a des capots d'appui 18 et de support 20. Les extrémités libres des lèvres d'étanchéité 34b, 34c peuvent avantageusement présenter en section droite une forme arrondie de manière à réduire le couple de friction entre lesdites lèvres et les capots. Les lèvres d'étanchéité 32b, 34b dynamique sont en contact d'étanchéité, par une surface annulaire, respectivement avec le fond radial de la gorge 22 du capot de support 20 et avec la surface radiale 18d du capot d'appui 18, c'est-à-dire des surfaces dont la normale est parallèle à l'axe 16 du roulement. Les lèvres d'étanchéité 32c, 34c statique sont également en contact d'étanchéité, par une surface annulaire, respectivement contre la surface radiale 18f du capot d'appui 18 et la surface radiale 20h du capot de support 20 dont la normale est parallèle à l'axe 16. Les lèvres d'étanchéité 32b, 32c et 34b, 34c sont flexibles dans le sens axial. Lesdites lèvres sont montées entre les capots d'appui 18 et de support 20 en étant déformées ou comprimées dans le sens axial. Au niveau de chaque lèvre, l'étanchéité est assurée par une surface annulaire de frottement, plus précisément une surface en forme d'anneau plan dont la normale est parallèle à l'axe 16. En cas de désalignement radial des capots d'appui 18 et de support 20 l'un relativement à l'autre, la zone annulaire de contact des lèvres se déplace légèrement sans changer de surface, ni d'orientation, les efforts existant entre les lèvres et leur zone d'application ne variant alors quasiment pas. Ainsi, lors d'un tel désalignement, le couple de frottement du dispositif 10 reste sensiblement le même et il n'y a pas de rupture de l'étanchéité par contact réalisée par les lèvres 32b, 32c et 34b, 34c. Les garnitures d'étanchéité 32 interne et 34 externe délimitent radialement entre les capots d'appui 18 et de support 20 un espace étanche 36 contenant la bague supérieure 24, la bague inférieure 26 et les éléments roulants 28. Cet espace est délimité axialement par le capot d'appui 18 et par le capot de support 20. L'espace étanche 36, scellé par les zones de contact annulaires des lèvres d'étanchéité 32b, 32c et 34b, 34c avec les capots d'appui 18 et de support 20, évitent les fuites vers l'extérieur du lubrifiant contenu dans le roulement 22 ainsi que l'entrée de particules polluantes. A l'intérieur de l'espace étanche 36, les bagues 24, 26 du roulement sont entièrement protégées des agressions chimiques (corrosion) ou mécaniques (abrasion) du milieu extérieur au roulement 22. Le lubrifiant présent dans l'espace 36 permet de leur assurer une protection suffisante en l'absence de traitements de surface. Cette configuration est particulièrement intéressante du point de vue économique car elle permet d'éviter sur les bagues 24, 26 des traitements de surface relativement onéreux et dont la mise en oeuvre est polluante. On protège ainsi la durée de vie du dispositif 10 de butée de suspension et on réduit le risque de fonctionnement bruyant qui pourrait être dû à une corrosion interne du roulement. Par ailleurs, la courbure vers le bas des lèvres d'étanchéité 32b, 34c et la courbure vers le haut des lèvres d'étanchéité 32c, 34b est avantageuse dans la mesure où cela augmente leur aptitude à repousser d'éventuelles projections d'eau ou de particules polluantes. Les lèvres d'étanchéité forment donc des déflecteurs particulièrement efficaces. En outre, lors de telles projections, la pression de contact entre les lèvres et le capot correspondant augmente, ce qui accroît encore leur efficacité. Le mode de réalisation illustré à la figure 2 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références diffère du mode de réalisation précédent en ce que les garnitures d'étanchéité 32, 34 comportent seulement les lèvres d'étanchéité 32b, 34b dynamique et sont dépourvues de lèvres d'étanchéité statique. Dans ce mode de réalisation, le talon 32a de la garniture d'étanchéité 32 vient frotter par une surface annulaire contre la surface radiale 18f du capot d'appui 18 et le talon 34a de la garniture d'étanchéité 34 vient frotter par une surface annulaire contre la surface radiale 20h du capot de support 20. Les talons 32a, 34a remplissent chacun une fonction d'étanchéité statique avec le capot associé. Dans les modes de réalisation illustrés, les lèvres d'étanchéité viennent frotter contre des surfaces d'appui strictement radiales dont la normale est parallèle à l'axe du roulement si bien qu'en cas de déplacement radial relatif des capots d'appui et de support, la zone annulaire de contact au niveau de chaque lèvre se déplace sans changer de surface, ni d'orientation, les efforts existants entre les lèvres et les capots ne variant alors quasiment pas. En variante, il pourrait toutefois être possible de prévoir pour au moins l'une des lèvres d'étanchéité un appui sur une surface sensiblement radiale dont la normale forme avec l'axe 16 du roulement un angle inférieur à 30°. Dans les modes de réalisation illustrés, les lèvres d'étanchéité des bagues supérieure et inférieure viennent frotter contre les capots d'appui et de support. Alternativement, il pourrait également être possible de prévoir pour au moins l'une des bagues du roulement une extension radiale ou sensiblement radiale qui soit conformée de manière que la lèvre d'étanchéité de l'autre bague puisse frotter contre elle. Du fait de la bonne dureté superficielle et de la faible rugosité des bagues, l'usure de cette lèvre d'étanchéité est alors moindre que dans le cas d'un frottement sur une matière thermoplastique. I1 pourrait également être possible de prévoir sur l'un des capots un crochet radial discontinu ou continu circulairement apte à coopérer avec une nervure radiale ménagée sur l'autre capot de manière à obtenir par interférence diamétrale une retenue axiale relative desdits capots. Le dispositif de butée de suspension de l'invention permet d'obtenir une bonne protection des éléments constituant le roulement et de réduire les coûts de fabrication en diminuant le nombre de pièces à assembler grâce à l'intégration des lèvres d'étanchéité aux bagues dudit roulement. Les bagues du roulement constituent ou forment des coupelles de support des lèvres d'étanchéité. Les bagues assurent donc à la fois les fonctions de support des lèvres et de pistes ou chemins de roulement pour les éléments roulants. En outre, les lèvres d'étanchéité étant montées entre les capots d'appui et de support en étant sollicitées ou comprimées axialement, une éventuelle usure des lèvres sera compensée par leur déformation élastique. Par ailleurs, l'appui des lèvres sur des surfaces radiales ou sensiblement radiales permet d'obtenir un dispositif avec une bonne tolérance au désalignement des capots d'appui et de support par rapport à leur axe commun. REVENDICATIONS1. Dispositif de butée de suspension pour véhicule automobile comprenant un roulement (22) formant butée axiale et pourvu d'une bague supérieure (24), d'une bague inférieure (26) et d'au moins une rangée d'éléments roulants (28) disposés entre les bagues, un capot d'appui (18) en contact avec la bague supérieure, et un capot de support (20) en contact avec la bague inférieure, caractérisé en ce que chaque bague (24, 26) du roulement comporte au moins une lèvre d'étanchéité (32b, 34b) dynamique en contact de frottement avec une surface sensiblement radiale d'un desdits capots ou de l'autre bague dudit roulement. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la bague inférieure (26) comporte une lèvre d'étanchéité (34b) dynamique externe en contact de frottement avec le capot de support (20). 3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2, dans lequel la bague supérieure (24) comporte une lèvre d'étanchéité (32b) dynamique interne en contact de frottement avec le capot d'appui (18). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les lèvres d'étanchéité (32b, 34b) dynamique sont disposées aux extrémités libres des bagues du roulement. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les lèvres d'étanchéité (32b, 34b) dynamique délimitent radialement un espace étanche (36) contenant la bague inférieure, la bague supérieure et les éléments roulants du roulement. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une des bagues (24, 26) du roulement comporte au moins une lèvre d'étanchéité (32c, 34c) statique en contact de frottement avec un des capots ou avec l'autre bague dudit roulement. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel chaque bague du roulement comporte au moins une lèvre d'étanchéité statique. 8. Dispositif selon les revendications 6 ou 7, dans lequel les lèvres d'étanchéité (32b, 34b, 32c, 34c) dynamique et statique d'au moins l'une des bagues sont réalisées monoblocs. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel les lèvres d'étanchéité (32b, 34b, 32c, 34c) dynamique et statique d'au moins une des bagues sont en contact de frottement avec deux surfaces axialement en regard l'une de l'autre. 10. Jambe de force comprenant un amortisseur et un dispositif de butée de suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes.