Brevet FR2986292A1 — publié le 20130802

DISPOSITIF DE SECURITE POUR UN RESSORT HELICOÏDAL DE SUSPENSION, COMPORTANT UNE GAINE La présente invention concerne un dispositif de sécurité pour un ressort hélicoïdal de suspension d'un véhicule, ainsi qu'un véhicule automobile équipé de tels dispositifs de sécurité. Les véhicules automobiles comportent généralement un système de suspension comprenant pour chaque roue un ressort hélicoïdal, qui d'un côté prend appui sur un élément mobile de suspension lié au moyeu de roue, et de l'autre côté sur la caisse du véhicule pour la supporter. Les ressorts de suspension se trouvant sous le véhicule, en particulier les ressorts de suspension arrière, sont généralement exposés aux projections de graviers qui peuvent venir les frapper et endommager la 15 protection contre la corrosion les recouvrant. On a alors un risque d'oxydation du ressort, qui peut entraîner sa rupture en plusieurs morceaux. Par ailleurs, le simple travail en fatigue du ressort peut aussi entraîner une rupture de ce ressort. Un modèle de train arrière connu, comporte de chaque côté un bras de 20 suspension du type tiré, comprenant vers l'avant une articulation fixée à la caisse du véhicule permettant à ce bras d'osciller suivant un axe sensiblement transversal, et vers l'arrière un moyeu recevant une roue. Un ressort hélicoïdal de suspension est interposé entre la caisse du véhicule et chaque bras de suspension. Un amortisseur télescopique relie la caisse à ce 25 bras, pour amortir les oscillations de la suspension. Un problème qui se pose avec ce type de suspension est qu'en cas de rupture du ressort en plusieurs parties, des morceaux peuvent se détacher, tomber sur la voie de circulation, et entraîner des accidents pour les véhicules qui viennent ensuite. En particulier si rien à l'intérieur du ressort ne 30 retient les morceaux, notamment si l'amortisseur est disposé à l'extérieur de ce ressort, ces morceaux peuvent plus facilement tomber sur la voie. La perte de morceaux de ressort de suspension est un évènement classé comme dangereux, comportant une cotation élevée dans l'échelle des gravités. Les règles de conception ainsi que la législation imposent de palier à toute perte du ressort, ou de morceaux de celui-ci en cas de rupture de ce ressort. Un type de ressort de suspension connu, présenté notamment par les documents EP-B1-0045497, ou JP-11291730, est inséré dans une matière élastique comprenant une forme massive reliant les spires entre elles, afin de modifier de manière notable les caractéristiques de fonctionnement de la suspension, notamment la raideur ou la capacité d'amortissement. En particulier, la matière élastique remplit tout l'espace entre les spires, afin de disposer d'un volume de matière élastique permettant de modifier les caractéristiques des ressorts. Cette quantité de matière élastique, entraîne une augmentation importante de la masse, ainsi que des coûts. Un autre type de ressort de suspension connu, présenté notamment par le document FR-A1-2757107, est inséré dans une armature souple de retenue qui au repos exerce une précontrainte axiale sur certaines spires de ce ressort, afin de modifier sa courbe de raideur. Toutefois, on peut rechercher une protection contre la perte de morceaux en cas de rupture d'un ressort, qui conserve sensiblement les mêmes caractéristiques de fonctionnement de ce ressort. La présente invention a notamment pour but de résoudre ces problèmes de l'art antérieur, en proposant un moyen simple et efficace permettant d'assurer la sécurité en cas de rupture des ressorts de 25 suspension. Elle propose à cet effet un dispositif de sécurité pour un ressort hélicoïdal utilisé pour la suspension d'un véhicule, afin de retenir des morceaux en cas de rupture de ce ressort, caractérisé en ce qu'il comporte un surmoulage d'une matière élastique formant une gaine continue 30 recouvrant de manière ajustée les spires du ressort, et formant des liaisons reliant entre elles des spires de la gaine recouvrant deux spires adjacentes du ressort, ces liaisons comportant une épaisseur limitée et une forte élasticité permettant de ne pas modifier sensiblement la courbe de raideur de ce ressort. Un avantage du dispositif de sécurité selon l'invention, est que le surmoulage comprenant la gaine recouvrant de manière ajustée le ressort, avec la liaison reliant chaque spire, constitue un moyen économique comportant un volume de matière réduit, qui sans changer de manière importante les caractéristiques de fonctionnement du ressort, permet en cas de rupture de ce ressort de maintenir de manière simple et efficace les différents morceaux entre eux. Le dispositif de sécurité selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. En particulier, la gaine peut comporter une épaisseur qui est inférieure à la moitié du diamètre du fil du ressort. Avantageusement, les côtés radialement intérieur et extérieur de la gaine, comportent une épaisseur réduite par rapport au reste de cette gaine. Avantageusement, la liaison reliant entre elles les spires de la gaine, forme une membrane d'épaisseur réduite, qui est continue le long du ressort. En particulier, la membrane peut comporter une épaisseur inférieure à la moitié du diamètre du fil du ressort. Selon un mode de réalisation, le dispositif de sécurité comporte une butée interne de fin de course de la suspension, surmoulée d'une seule pièce avec la matière élastique formant la gaine recouvrant le ressort. Avantageusement, la butée de fin de course comporte une forme allongée disposée suivant l'axe du ressort, qui est reliée à la gaine par une liaison constituant sensiblement une plaque, se trouvant dans un plan transversal de ce ressort. Avantageusement, le dispositif de sécurité comporte à chaque extrémité du ressort, une coupelle d'appui intercalée entre ce ressort et l'élément en contact, recevant l'appui de la butée de fin de course. Avantageusement, la matière élastique du dispositif de sécurité comporte du polyuréthanne. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile disposant de ressorts hélicoïdaux de suspension, comportant des dispositifs de sécurité prévus pour maintenir des morceaux en cas de rupture de ces ressorts, qui comprennent l'une quelconque des caractéristiques précédentes. En particulier, les ressorts hélicoïdaux de suspension peuvent être montés sur un train arrière comportant des bras de suspension du type tiré. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de côté d'un bras de suspension arrière, comprenant un ressort hélicoïdal équipé d'un dispositif de sécurité selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale de ce ressort ; - la figure 3 est une vue en coupe axiale de ce ressort, présentée en perspective ; et - la figure 4 est une vue en coupe axiale d'un ressort hélicoïdal équipé d'un dispositif de sécurité suivant une variante. La figure 1 présente un bras de suspension 2 du type tiré ayant globalement en vue de dessus la forme d'un triangle, comprenant un côté disposé vers l'avant indiqué par une flèche marquée « AV », qui est sensiblement aligné suivant un axe transversal du véhicule. Le côté avant du triangle de suspension 2 comporte deux articulations espacées 4 fixées sous la caisse du véhicule 6, permettant au bras de suspension 2 de pivoter suivant l'axe transversal défini par ces deux articulations. La partie arrière du bras de suspension 2 comporte un moyeu de roue non représenté, qui supporte une des roues arrière du véhicule. 2 9 862 92 5 Un ressort hélicoïdal de suspension placé vers l'arrière du bras de suspension 2, comportant un dispositif de sécurité le recouvrant 10, est disposé suivant un axe sensiblement vertical, entre ce bras et la caisse du véhicule 6 pour soutenir cette caisse. 5 Un amortisseur télescopique non représenté, est disposé à l'extérieur du ressort hélicoïdal pour relier le bras de suspension 2 et la caisse du véhicule 6, afin d'amortir les oscillations de la suspension. Chaque extrémité du ressort de suspension reçoit une coupelle d'appui 12 fixée sur le bras de suspension 2 ou sur la caisse du véhicule 6, qui est 10 intercalée pour maintenir le ressort en position, tout en évitant une usure des surfaces en contact. Les figures 2 et 3 présentent le dispositif de sécurité 10, comprenant une gaine 22 formant un conduit continu, qui est surmoulée de manière ajustée sur toute la longueur des spires du ressort 20. 15 L'épaisseur de la gaine 22 représente une petite partie du diamètre du fil du ressort 20, inférieure à la moitié de ce diamètre. Il est dans cet exemple de l'ordre de 20% du diamètre. Les côtés radialement intérieur et extérieur de la gaine 22 comportent une épaisseur réduite, qui est de l'ordre de 10% de ce diamètre, formant une surface intérieure ou extérieure cylindrique, 20 permettant de réduire l'encombrement radial du ressort 20 équipé de son dispositif de sécurité 10. Entre chaque spire du ressort 20, les spires de la gaine 22 recouvrant deux spires adjacentes du ressort, sont reliées entre elles par une liaison continue 24 le long de ce ressort, qui forme une membrane d'épaisseur 25 réduite. Dans le plan de coupe du ressort 20, de chaque côté de ce ressort, la membrane 24 est alignée suivant l'axe longitudinal passant par les centres des sections de chaque spire. L'épaisseur de la membrane 24 représente une petite partie du 30 diamètre du fil du ressort 20, inférieure à la moitié de ce diamètre. Il est dans cet exemple de l'ordre de 30% du diamètre. 2 9 862 92 6 L'aspect extérieur et intérieur du dispositif de sécurité 10, comporte une rainure hélicoïdale constituée par la membrane 24 formant un creux se trouvant entre deux spires adjacentes de la gaine 22. Le dispositif de sécurité 10 comprenant la gaine 22 et la membrane de 5 liaison continue 24, est réalisée par un surmoulage en seule partie d'une matière élastique, qui est avantageusement un polyuréthanne. Le surmoulage permet de réaliser de manière rapide et économique le dispositif de sécurité 10 en une seule opération, permettant d'obtenir un ressort 20 équipé et prêt à monter sur le véhicule. 10 Le polyuréthanne est une matière compressible comprenant un coût réduit, pouvant se comprimer suivant un taux de compression supérieur à 60%, et qui résiste bien aux conditions extérieures sévères. On notera qu'en utilisant le polyuréthanne fortement compressible, et des épaisseurs relativement réduites pour la gaine 22 et la membrane de 15 liaison 24, on change très peu les caractéristiques de raideur et d'amortissement de la suspension. Par contre le surmoulage de matière élastique sur le ressort 20 limite des vibrations de ses spires ainsi que des frottements sur les coupelles 12, ce qui peut réduire les bruits. Les coupelles 12 réalisées dans une tôle d'acier emboutie et découpée, 20 comportent chacune un bossage annulaire 30 centré à l'intérieur de la spire d'extrémité du ressort 20, qui se prolonge radialement vers l'extérieur par un contour plat externe 32 serré entre ce ressort et l'élément du véhicule en appui 2, 6, et radialement vers l'intérieur par un contour plat interne 34 comportant un perçage central. 25 Les coupelles 12 réalisent à la fois un centrage des extrémités du ressort 20, et une protection des faces d'appui, en particulier de la face d'extrémité de la matière élastique du surmoulage de ce ressort. Le dispositif de sécurité 10 constitue une protection souple comportant la gaine 22 recouvrant entièrement le ressort 20, consolidée par la 30 membrane de liaison 24 reliant les spires entre elles, pour former un ensemble solide qui permet de maintenir en place différents morceaux du ressort en cas de rupture de celui-ci. La figure 4 présente un dispositif de sécurité 10 comprenant une butée de fin de course centrale 40, qui est moulée d'une pièce, en même temps que le surmoulage de ce dispositif de sécurité. La butée de fin de course 40 comporte une forme allongée disposée suivant l'axe du ressort 20, comprenant un perçage central 42, et une forme légèrement conique réalisée de chaque côté du plan de symétrie transversal du ressort. Le contour extérieur des formes coniques comporte des stries circulaires qui entourent ces formes, de manière à faciliter un écrasement progressif de la butée. La butée de fin de course 40 est reliée à la gaine 22 recouvrant les spires du ressort 20, par une liaison 46 formant une plaque se trouvant dans le plan de symétrie transversal, qui est moulée d'une seule pièce avec cette butée et cette gaine. Chaque extrémité axiale de la butée 40 se trouve à une petite distance d'un léger creux 44 formé au centre de chaque coupelle 12, de manière à venir buter dedans lors d'une compression importante du ressort de suspension 20. On réalise ainsi de manière économique, en même temps que le surmoulage de protection sur le ressort 20, une butée de fin de course 40 réalisée dans la même matière élastique, permettant par sa forme de délivrer un freinage progressif de la suspension qui arrive en fin de course. De plus son montage est simple et rapide, car en assemblant une seule pièce sur le train roulant du véhicule, on monte en même temps le ressort 20 équipé de son dispositif de sécurité 10, et la butée de fin de course 40. Le dispositif de sécurité 10 peut facilement s'adapter sur un train roulant existant. On peut avantageusement l'adapter sans modification notable, sur un train roulant comprenant des bras de suspension arrière 2 du type tiré, qui 30 comportent généralement des ressorts de suspension 20 exposés aux projections de gravillons. REVENDICATIONS1 - Dispositif de sécurité pour un ressort hélicoïdal (20) utilisé pour la suspension d'un véhicule, afin de retenir des morceaux en cas de rupture de ce ressort, caractérisé en ce qu'il comporte un surmoulage d'une matière élastique formant une gaine continue (22) recouvrant de manière ajustée les spires du ressort (20), et formant des liaisons (24) reliant entre elles des spires de la gaine recouvrant deux spires adjacentes du ressort, ces liaisons comportant une épaisseur limitée et une forte élasticité permettant de ne pas modifier sensiblement la courbe de raideur de ce ressort. 2 - Dispositif de sécurité pour un ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gaine (22) comporte une épaisseur qui est inférieure à la moitié du diamètre du fil du ressort (20). 3 - Dispositif de sécurité pour un ressort selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les côtés radialement intérieur et extérieur de la gaine (22), comportent une épaisseur réduite par rapport au reste de cette gaine. 4 - Dispositif de sécurité pour un ressort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison reliant entre elles les spires de la gaine (22), forme une membrane (24) d'épaisseur réduite, qui est continue le long du ressort (20). 5 - Dispositif de sécurité pour un ressort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane (24) comporte une épaisseur inférieure à la moitié du diamètre du fil du ressort (20). 6 - Dispositif de sécurité pour un ressort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une butée interne de fin de course (40) de la suspension, surmoulée d'une seule pièce avec la matière élastique formant la gaine (22) recouvrant le ressort (20). 7 - Dispositif de sécurité pour un ressort selon la revendication 6, 30 caractérisé en ce que la butée de fin de course (40) comporte une forme allongée disposée suivant l'axe du ressort (20), qui est reliée à la gaine (22)par une liaison (46) constituant sensiblement une plaque, se trouvant dans un plan transversal de ce ressort. 8 - Dispositif de sécurité pour un ressort selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte à chaque extrémité du ressort (20), une coupelle d'appui (12) intercalée entre ce ressort et l'élément en contact (2, 6), recevant l'appui de la butée de fin de course (40). 9 - Dispositif de sécurité pour un ressort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière élastique du dispositif de sécurité (10) comporte du polyuréthanne. 10 - Véhicule automobile disposant de ressorts hélicoïdaux de suspension (20) comportant des dispositifs de sécurité (10) prévus pour maintenir des morceaux en cas de rupture de ces ressorts, caractérisé en ce que ces dispositifs de sécurité sont réalisés selon l'une quelconque des revendications précédentes. 11 - Véhicule automobile selon la revendication 10, caractérisé en ce que les ressorts hélicoïdaux de suspension (20) sont montés sur un train arrière comportant des bras de suspension du type tiré (2).