Brevet FR2967374A1 — publié le 20120518

BUTÉE DE SUSPENSION DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à une butée de suspension pour une jambe de force comportant un amortisseur télescopique et un ressort à boudin, et plus spécifiquement à une butée de suspension comportant un roulement disposé entre le ressort à boudin et la superstructure du véhicule, et un support inférieur s'interposant entre le roulement et le ressort à boudin. L'invention se rapporte également à une jambe de suspension comportant une telle butée et à un procédé de fabrication d'une telle butée. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] Les jambes de suspension de roues directrices de véhicules automobiles à ressort à boudin, notamment les jambes de suspension de type McPherson, comportent généralement un roulement de butée de suspension ayant pour fonction de transmettre les efforts axiaux et radiaux résultant de la compression du ressort à boudin tout en autorisant une rotation pratiquement sans frottement entre le ressort et la superstructure du véhicule. [0003] Un déflecteur de protection est nécessaire pour limiter la pollution du roulement. Le déflecteur peut se présenter sous forme d'un capot en matière plastique comportant une jupe s'étendant axialement jusqu'au support inférieur, en regard et à faible distance de celui-ci. [0004] Dans de nombreux véhicules, et pour limiter la transmission de vibrations de haute fréquence dans le domaine audible jusqu'à l'habitacle du véhicule, on interpose entre le capot et la superstructure du véhicule un bloc filtrant en matériau élastomère qui intègre également l'interface de fixation à la caisse ou au châssis du véhicule. Lors du montage de la jambe de force, le capot est alors monté en appui sous le bloc filtrant. [0005] Pour répondre à des contraintes d'encombrement ou de tenue mécanique, on peut toutefois choisir de ne pas interposer de bloc filtrant entre le capot et la superstructure du véhicule, soit que l'isolation phonique et vibratoire ne soit pas un élément limitant, soit que celle-ci soit obtenue par d'autres moyens. Le capot est alors en appui directement contre une pièce d'interface de fixation à la superstructure du véhicule. Sur la figure 1 est représentée la partie supérieure d'une jambe de force 10 mettant en oeuvre une butée de suspension 12 de ce type. Cette butée de suspension comporte une interface de fixation 14 à la superstructure du véhicule, réalisée en tôle embouti, un roulement 16, un support inférieur 18 interposé entre le roulement 16 et la spire supérieure du ressort à boudin 20 de la jambe de force, et un capot de protection 22 du roulement, en recouvrement axial avec le support inférieur 18 et en appui direct contre la tôle 14 d'interface de fixation. De manière optionnelle, une manche déformable 24 en caoutchouc peut être prévue pour protéger un volume 26 prévu pour loger l'amortisseur de choc de la jambe de force, cette manche déformable 24 étant pourvue à son extrémité supérieure d'un bourrelet de matière 24.1 qui est pincé entre la spire supérieure du ressort 20 et le support inférieur 18. [0006] A la faveur des déformations dynamiques entre le capot 22 et l'interface de fixation 14, notamment liées aux vibrations de roulage ou à des sollicitations importantes lorsque la roue rencontre par exemple un nid de poule, un dos d'âne ou un trottoir, on constate dans un tel montage des risques de décollement transitoire entre le capot 22 et l'interface de fixation 14, avec un risque d'infiltration de polluants entre le capot 22 et l'interface de fixation 14. [0007] Les polluants qui cheminent entre le capot 22 et l'interface de fixation 14 parviennent par cette voie dans le volume 26 réservé à l'amortisseur, qui peut gripper. Ils peuvent également le cas échéant pénétrer dans le volume 28 réservé au roulement 16 par l'intermédiaire du volume intérieur réservé à l'amortisseur. [0008] Par ailleurs, dans la mesure où la pièce d'interface de fixation 14 est réalisée en tôle emboutie, les tolérances de fabrications ne permettent pas de garantir un contact continu sur toute la circonférence entre le capot 22 et l'interface de fixation 14, d'où des voies d'entrée privilégiées pour les polluants, accentuant l'effet des déformations dynamiques discuté précédemment. [0009] On constate également des infiltrations de polluants dans le volume 26 réservé à l'amortisseur, par l'interface entre la manche de protection 24 et le support inférieur 18, du fait notamment des grandes variations dans l'appui de l'extrémité supérieure du ressort 20 contre la manche de protection 24. Ces infiltrations contribuent également à la dégradation du fonctionnement de l'amortisseur. EXPOSE DE L'INVENTION [0010] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique identifiés ci-dessus, et à proposer une butée de suspension limitant les risques d'infiltration de polluants dans le volume réservé à l'amortisseur. [0011] Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, une butée de suspension pour une jambe de force, notamment de type McPherson ou pseudo-McPherson, destinée à être montée à la superstructure d'un véhicule, la jambe de force comportant un amortisseur télescopique et un ressort à boudin, la butée comprenant : un roulement ; - une interface rigide de fixation de la jambe de force à la superstructure du véhicule, formant une jupe de centrage définissant un axe de référence de la butée de suspension, et un fond s'étendant radialement à partir de la jupe de centrage vers l'extérieur ; et un capot de protection du roulement, présentant une jupe intérieure de positionnement emmanchée sur la jupe de centrage de l'interface de fixation, un fond en contact avec le fond de l'interface de fixation, et une jupe extérieure de protection du roulement, un volume étant constitué entre le fond du capot de protection, la jupe intérieure de positionnement et la jupe extérieure de protection pour loger au moins la rondelle supérieure du roulement, le fond du capot de protection du roulement étant pourvu d'au moins une lèvre d'étanchéité annulaire en contact avec l'interface de fixation. [0012] Cette lèvre constitue une barrière élastiquement déformable qui reste en contact avec l'interface de fixation même en cas de légère déformation du capot, et limite les risques d'infiltration. [0013] L'axe de référence de la butée peut être confondu avec l'axe de rotation du roulement. [0014] Préférentiellement, le fond du capot présente une zone annulaire de contact avec le fond de l'interface de fixation, la zone annulaire de contact étant située radialement à l'extérieur de la lèvre d'étanchéité. La zone de contact transmet l'essentiel des efforts axiaux entre le capot lié au roulement et l'interface de fixation liée à la superstructure du véhicule. La lèvre d'étanchéité a quant à elle essentiellement une fonction d'étanchéité, et pas de fonction de transmission d'efforts. A titre indicatif, la résultante axiale des efforts transmis par la lèvre d'étanchéité à l'interface de fixation est inférieure à 10%, et préférentiellement inférieure à 5% de la résultante axiale des efforts transmis par la zone de contact à l'interface de fixation. [0015] Avantageusement, la zone annulaire de contact peut présenter une nervure annulaire de contact en appui sur le fond de l'interface de fixation, dont la fonction est de concentrer les efforts, d'augmenter la pression de contact, et de participer à l'étanchéité globale du dispositif en formant une barrière située radialement à l'extérieur de la lèvre. Les polluants venant de l'extérieur ont donc en pratique à franchir deux barrières successives dans leur cheminement vers l'amortisseur, à savoir la première barrière constituée par la nervure de la zone de contact puis la deuxième barrière constituée par la lèvre d'étanchéité. [0016] Préférentiellement, au moins une cuvette annulaire de rétention est ménagée entre la zone annulaire de contact et le fond du capot. Cette cuvette constitue un volume disponible entre le capot et l'interface de fixation, pour retarder la migration des polluants vers le centre de la butée. La forme de cuvette permet de mettre à profit la gravité pour piéger les polluants. [0017] Selon un mode de réalisation, le capot présente des nervures radiales d'appui sur la jupe de l'interface de fixation et sur le fond de l'interface de fixation et s'étendant au moins depuis l'intérieur de la jupe intérieure de positionnement jusqu'à la zone annulaire de contact. Ces nervures permettent une répartition harmonieuse et maîtrisée des efforts de contact entre les deux pièces, notamment au niveau de l'emmanchement entre jupe de centrage et jupe de positionnement. [0018] Plus généralement, le capot peut présenter des nervures radiales d'appui sur la jupe de l'interface de fixation et sur le fond de l'interface de fixation et s'étendant au moins depuis l'intérieur de la jupe intérieure de positionnement jusqu'à la lèvre d'étanchéité. [0019] Selon un mode de réalisation, le capot présente une gorge annulaire de logement d'un joint d'étanchéité constituant la lèvre d'étanchéité. Ce joint rapporté peut être un joint torique ou un joint de forme particulière. [0020] Alternativement, le capot peut présenter une nervure annulaire formant la lèvre d'étanchéité. Ceci est possible notamment si le capot est constitué en matière plastique, permettant une déformation élastique de la lèvre en appui contre le fond de l'interface de fixation. [0021] Préférentiellement, la butée comporte en outre un support inférieur en matière plastique, présentant une face d'appui contre une extrémité supérieure du ressort à boudin et une face d'appui contre la rondelle inférieure pour transmettre les efforts d'appui du ressort à la rondelle inférieure, la jupe extérieure de protection du capot recouvrant au moins partiellement le support inférieur. La jupe extérieure de protection empêche ainsi les polluants de pénétrer dans le roulement. Dans la mesure où le roulement constitue également une voie de pénétration des polluant depuis l'extérieur jusque dans le volume réservé à l'amortisseur, la jupe de protection contribue également à protéger ce dernier. On peut naturellement prévoir des chicanes entre la jupe extérieure de protection et le support inférieur, pour entraver davantage la progression des polluants. Il est également possible de prévoir une lèvre d'étanchéité venant fermer l'entrée dans le volume réservé au roulement entre le capot et le support inférieur. [0022] Le support inférieur peut également former un manchon conique sur lequel est emmanché une extrémité supérieure d'une manche déformable de protection de l'amortisseur. [0023] La butée peut également comporter une portée de fixation de l'amortisseur logée dans la jupe de centrage de l'interface de fixation. [0024] Suivant un mode de réalisation, l'interface de fixation est constituée par une tôle emboutie ou en aluminium moulé. Le capot peut quant à lui être en matière plastique, de manière à minimiser les coûts. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0025] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : la figure 1, déjà commentée, une vue en coupe d'une butée de suspension ne présentant pas les caractéristiques de l'invention ; - la figure 2, une vue en coupe d'une butée de suspension selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 3, une vue en coupe d'une butée de suspension selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; et la figure 4, une vue en coupe d'une butée de suspension selon un troisième mode de réalisation de l'invention. [0026] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0027] Sur la figure 2 est représentée une butée de suspension 12 constituant la partie haute d'une jambe de suspension 10, à l'interface entre la jambe de suspension 10 et la superstructure d'un véhicule, en pratique sa caisse ou un élément de son châssis. La jambe de suspension 10 comporte un ressort à boudin 20 entourant un amortisseur de choc télescopique (non représenté). De manière similaire à la butée de la figure 1, la butée de la figure 2 comporte une interface de fixation 14 à la superstructure du véhicule, un roulement 16, un support inférieur 18 interposé entre le roulement 16 et la spire supérieure du ressort à boudin 20 de la jambe de force 10. [0028] De manière optionnelle, une manche déformable 24 en caoutchouc peut être prévue pour protéger le volume cylindrique intérieur 26 prévu pour loger l'amortisseur de choc de la jambe de force 10, cette manche déformable 24 étant pourvue à son extrémité supérieure d'un bourrelet de matière 24.1 qui est pincé entre la spire supérieure du ressort 20 et le support inférieur 18. Le support inférieur 18 présente une surface de contact annulaire 18.1 ayant une portion plane 18.11 formant un épaulement pour l'appui axial du bourrelet de matière 24.1 et du ressort 20, et une portion cylindrique 18.12 pour l'emmanchement de la manche déformable 24. Pour accroître la pression de contact entre la manche 24 et le support inférieur 18, on prévoit, de façon optionnelle, que la surface 18.1 du support inférieur 18 ait un profil qui présente une interférence avec le profil intérieur de la manche au repos, c'est-à-dire avant emmanchement. Plus précisément, on prévoit une interférence dans la partie de la surface 18.1 la moins sollicitée par le ressort, dans une zone intermédiaire entre la portion cylindrique 18.12 et la portion plane 18.11 de la surface de contact 18.1, en prévoyant que la surface de contact 18.1, dans cette zone intermédiaire, présente une portion tronconique 18.13, alors que la surface correspondante de la manche présente, avant montage, une surface torique, qui se trouve ainsi déformée lors du montage pour épouser la forme de la surface de contact 18.1 du support inférieur. On assure ainsi dans cette zone une pression de contact accrue qui retarde les infiltrations de polluants. [0029] Le roulement 16 est constitué d'une rondelle supérieure 16.1 et d'une rondelle inférieure 16.2 formant des chemins de roulement respectivement supérieur et inférieur sur lesquels roulent des corps roulants 16.3 constitués par des billes, retenues dans une cage 16.4. Les rondelles 16.1, 16.2 peuvent être réalisées en tôle emboutie. [0030] Le roulement 16 est logé dans un volume annulaire 28 constitué entre le support inférieur 18 et le capot 22, les rondelles supérieure 16.1 et inférieure 16.2 étant en contact direct respectivement avec des parois du capot 22 et du support inférieur 18. [0031] Le capot 22 est constitué en matière plastique rigide et présente une jupe extérieure 22.1 de protection dont une paroi se situe en regard et à faible distance du support inférieur 18 pour constituer une perte de charge 30. De manière optionnelle, un joint d'étanchéité 32 peut être fixé à l'une ou l'autre des deux pièces, dans le cas présent au support inférieur 18, et venir au contact de l'autre, ici le capot 22, ceci pour renforcer encore l'étanchéité. Les surfaces en regard du capot 22 et du support inférieur 18 peuvent inclure des chicanages, visant à restreindre encore davantage les entrées de polluants. Le capot 22 présente également un fond 22.2 et une jupe intérieure de positionnement 22.3 située radialement à l'intérieur de la jupe extérieure 22.1, conférant au capot 22 une section radiale en U. [0032] Le capot 22 est interposé entre le roulement 16 et l'interface de fixation 14 de la butée à la superstructure du véhicule, constituée par une tôle emboutie. L'interface de fixation 14 présente un fond 14.2, qui dans cet exemple est sensiblement plan et sur lequel le fond 22.2 du capot vient directement en contact et en appui, ainsi qu'une jupe de centrage 14.3 de l'interface de fixation, sur laquelle vient s'emmancher la jupe intérieure de positionnement 22.3 du capot. A l'intérieur de la jupe de centrage 14.3 est logée une cartouche de filtration 32 de la tige d'amortisseur pour la fixation d'une extrémité de l'amortisseur télescopique, cette butée étant constituée d'un manchon métallique extérieur 32.1 emmanché dans la jupe de centrage 14.3, d'un manchon intérieur en caoutchouc 32.2 adhérisé dans le manchon extérieur 32.1 et pourvu d'un insert métallique 32.3 constituant un alésage de fixation 32.4 pour l'amortisseur. [0033] L'axe de rotation 100 du roulement constitue également l'axe de symétrie de révolution des jupes de centrage 14.3 et de positionnement 22.3, qui sont préférentiellement cylindriques. [0034] La face du fond 22.2 du capot en contact avec le fond 14.2 de l'interface de fixation est pourvue d'une lèvre d'étanchéité 34 qui vient au contact du fond 14.2 de l'interface de fixation, pour y constituer un joint d'étanchéité annulaire. Cette lèvre 34 est située radialement à l'intérieur d'une zone annulaire de contact principal 36 entre le fond du capot 22.2 et l'interface de fixation 14.2. On comprendra ici que l'essentiel des efforts axiaux à l'interface entre le capot 22 et l'interface de fixation 14 sont transmis par la zone de contact principal 36, alors qu'une très faible partie seulement de ces efforts, 5 à 10% à titre indicatif, passe par la lèvre d'étanchéité 34. II est également noter que la hauteur de la lèvre d'étanchéité 34 - avant montage du capot dans l'interface de fixation 14 - est préférentiellement très légèrement supérieure à celle de la zone de contact principal 36, de façon à ce que la lèvre 34 subisse une déformation élastique au montage sur la tôle de l'interface de fixation 14, cette déformation élastique assurant la pression de contact nécessaire à l'étanchéité. Pour augmenter encore la pression de contact au niveau de la zone de contact principal 36, et la concentrer sur une zone plus étroite, on peut prévoir une nervure annulaire 36.1 de faible hauteur, dans la partie la plus haute de la zone de contact. Cette nervure annulaire 36.1 est toutefois optionnelle. [0035] Les faces de la jupe intérieure 22.3 et du fond 22.2 du capot 22 tournées vers l'interface de fixation 14 sont pourvues de nervures 22.4 qui s'étendent radialement et sont équi-réparties sur le pourtour de la jupe intérieure. Chacune de ces nervures 22.4 assure un contact sensiblement continu avec l'interface de fixation 14, ceci depuis l'extrémité inférieure de la jupe de positionnement 22.3 jusqu'à la lèvre d'étanchéité 34, et se prolonge au delà de la lèvre d'étanchéité 34 jusqu'à la zone de contact 36. Les nervures 22.4 permettent un emmanchement en force du capot 22 sur la jupe de centrage 14.3 de l'interface de fixation, avec une déformation maîtrisée de la jupe intérieure de positionnement 22.3 du capot. Les nervures 22.4 sont séparées par des cannelures. Dans chaque espace délimité par deux nervures adjacentes 22.4, par la zone de contact 36 et par la lèvre d'étanchéité 34, est constituée une cuvette de rétention 38 présentant un profil radial triangulaire. La face de la lèvre d'étanchéité 34 tournée vers la zone de contact 36, donc radialement vers l'extérieur, est essentiellement cylindrique, et d'une hauteur H, mesurée parallèlement à l'axe 100, qui est préférablement supérieure à 5mm, et en pratique préférablement supérieure à 10 mm. Ainsi les polluants qui parviennent à franchir la zone de contact 36 et à pénétrer dans la cuvette 38 s'y trouvent piégés et ne franchissent pas la seconde barrière constituée par la lèvre d'étanchéité 34. [0036] Le mode de réalisation de la figure 3 ne diffère du précédent que par la nature de la lèvre d'étanchéité 34 qui est constituée par un joint torique 34.1 engagé dans une gorge annulaire 34.2. Suivant la variante de réalisation de la figure 4, les formes du joint 34.1 et de la gorge 34.2 sont adaptées pour optimiser le contact avec le siège constitué par l'interface de fixation. [0037] Dans les trois exemples de réalisation, la lèvre d'étanchéité 34 est située radialement à l'intérieur d'un cylindre 200 passant par le cercle primitif du roulement 16, c'est-à-dire le cercle décrit par les centres des corps roulants 16.3. Préférentiellement, la lèvre d'étanchéité 34 est située à l'intérieur d'un cylindre 300 passant par le fond du chemin de roulement de la rondelle supérieure 16.1. La zone principale de contact 36 entre le fond 22.2 du capot et le fond 14.2 de l'interface de fixation est quant à elle située à l'extérieur du cylindre 300 passant par le fond du chemin de roulement de la rondelle supérieure, et s'étend préférentiellement sensiblement entre ce cylindre 300 et le cylindre 200 passant par le cercle primitif du roulement 16, et le cas échéant à l'extérieur de ce dernier cylindre 200. [0038] Naturellement, diverses variantes sont envisageables. En particulier, l'interface de fixation n'est pas nécessairement une tôle emboutie. Le roulement peut être de tout type, à bille ou à rouleau, à une ou plusieurs rangées de corps roulants, les chemins de roulements pouvant être constitués sur des rondelles embouties ou des bagues massives. L'axe de rotation du roulement n'est pas nécessairement confondu avec l'axe de symétrie de révolution de la jupe de centrage 14.2. II n'y a pas non plus nécessairement d'alignement entre ces axes et l'axe de l'amortisseur télescopique.30 REVENDICATIONS1. Butée de suspension (12) pour une jambe de force (10) destinée à être montée à la superstructure d'un véhicule, la jambe de force (10) comportant un amortisseur télescopique et un ressort à boudin (20), la butée de suspension (12) comprenant : un roulement (16) ; - une interface rigide de fixation (14) de la jambe de force à la superstructure du véhicule, formant une jupe de centrage (14.3) définissant un axe de référence (100) de la butée de suspension, et un fond (14.2) s'étendant radialement à partir de la jupe de centrage vers l'extérieur, et un capot de protection (22) du roulement (16), présentant une jupe intérieure de positionnement (22.3) emmanchée sur la jupe de centrage (14.3) de l'interface de fixation, un fond (22.2) en contact avec le fond (14.2) de l'interface de fixation, et une jupe extérieure (22.1) de protection du roulement (16), un volume (28) étant constitué entre le fond (22.2) du capot de protection, la jupe intérieure de positionnement (22.3) et la jupe extérieure de protection (22.1) pour loger au moins une partie du roulement (16) ; caractérisé en ce que le fond (22.2) du capot de protection du roulement est pourvu d'au moins une lèvre d'étanchéité annulaire (34) en contact avec l'interface de fixation. 2. Butée de suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fond du capot (22.2) présente une zone annulaire de contact (36) avec le fond de l'interface de fixation, la zone annulaire de contact (36) étant située radialement à l'extérieur de la lèvre d'étanchéité.30 3. Butée selon la revendication 2, caractérisé en ce que la zone annulaire de contact (36) présente une nervure annulaire de contact (36.1) en appui sur le fond (14.2) de l'interface de fixation. 4. Butée selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce qu'au moins une cuvette annulaire de rétention (38) est ménagée entre la lèvre d'étanchéité (34) et la zone annulaire de contact (36). 5. Butée selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le capot (22) présente des nervures radiales (22.4) d'appui sur la jupe de centrage (14.3) de l'interface de fixation et sur le fond (14.2) de l'interface de fixation et s'étendant au moins depuis l'intérieur de la jupe intérieure de positionnement (22.3) jusqu'à la zone annulaire de contact (36). 6. Butée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le capot (22) présente des nervures radiales (22.4) d'appui sur la jupe de centrage (14.3) de l'interface de fixation et sur le fond (14.2) de l'interface de fixation et s'étendant au moins depuis l'intérieur de la jupe intérieure de positionnement (22.3) jusqu'à la lèvre d'étanchéité (34). 7. Butée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capot (22) présente une gorge annulaire (34.2) de logement d'un joint d'étanchéité (34.1) constituant la lèvre d'étanchéité (34). 8. Butée selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le capot (22) présente une nervure annulaire (34) formant la lèvre d'étanchéité. 9. Butée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la butée comporte en outre un support inférieur (18) en matière plastique, interposé entre le ressort à boudin (20) et le roulement (16), pour transmettre les efforts d'appui du ressort (20) au roulement (16), la jupeextérieure de protection (22.1) du capot recouvrant au moins partiellement le support inférieur. 10. Butée selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le support inférieur (18) forme un manchon tronconique (18.3) sur lequel est emmanché une extrémité supérieure d'une manche déformable (24) de protection de l'amortisseur. 11. Butée selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre une portée de fixation (32.3) de l'amortisseur logée à l'intérieur de la jupe de centrage (14.3) de l'interface de fixation. 12. Butée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'interface de fixation (14) est en tôle emboutie ou en aluminium moulé. 13. Butée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capot (22) est en matière plastique. 14. Butée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'axe de référence (100) de la butée est confondu avec l'axe de rotation du roulement (16).