Brevet FR3075104A1 — publié le 20190621

Dispositif de support de ressort DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif de support de ressort pour jambe de force d'un ensemble de suspension de vehicule automobile. ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION Un vehicule automobile comprend classiquement un systeme de suspension permettant la liaison entre un ensemble de masses non suspendues et un ensemble de masses suspendues. La suspension comprend entre autre une jambe de force qui comporte un amortisseur et un ressort helicoIdal, appele aussi ressort a boudin. La jambe de force permet de maintenir le bas de caisse de ('ensemble de masses suspendues a une distance determinee au-dessus du sol, appelee hauteur de caisse "H" ou encore "garde au sol". Elle permet aussi de limiter ('amplitude des oscillations de ('ensemble de masses suspendues lorsque le vehicule roule et d'amortir ces mouvements d'oscillation afin de garantir un confort optimal pour les passagers du vehicule. L'amortisseur comporte un corps cylindrique et une tige montee telescopique dans le corps de l'amortisseur. La tige d'amortisseur est susceptible de coulisser selon une course axiale maximale determinee. Le ressort helicoIdal est agence coaxialement au corps de l'amortisseur. II est monte precontraint entre une coupelle superieure fixee a l'extremite superieure de la tige, et une coupelle inferieure fixee au corps de l'amortisseur. La coupelle inferieure comprend un element pour le maintien du ressort, appele appui ressort. La tige d'amortisseur comprend une butee elastique, dite "butee de choc". Elle est fixee autour de la tige d'amortisseur et est destinee a amortir le choc du corps de l'amortisseur avec la coupelle superieure de la jambe de force lorsque la jambe de force cubit un effort de compression axial tres important. La butee de choc vient en appui sur une extremite superieure du corps de l'amortisseur. Une piece supplementaire, appelee appui de butee de choc, peut etre fixee sur l'extremite superieure du corps de l'amortisseur pour servir d'appui a la butee de choc. 2 L'amortisseur comprend aussi un soufflet dispose autour de la tige d'amortisseur. Le soufflet permet de proteger la tige d'amortisseur des particules de pollution par exemple. La partie superieure du soufflet est fixee a l'extremite superieure de la tige et la partie inferieure repose sur le corps de l'amortisseur au-dessus de la coupelle inferieure. 5 Les differents elements de la jambe de force sont generalement des pieces distinctes. Chacune des pieces presente une fonction differente, une resistance differente et peut etre fabriquee dans divers materiaux. Par exemple, la coupelle inferieur peut etre en metal, tandis que l'appui ressort est en elastomere et l'appui de butee de choc est en plastique. Lors du montage de la jambe de force, chacune des pieces est assemblee 10 individuellement, chaque etape necessitant en general un centrage et un alignement. Le montage est complexe et it existe un risque important d'obtenir un assemblage defectueux, notamment par un mauvais alignement des pieces, en particulier du ressort entre les coupelles. De plus, lors de chocs ou tout simplement lors du fonctionnement de la suspension, certaines pieces de la jambe de force risquent de se desassembler. 15 II existe donc un besoin d'une solution permettant de resoudre les inconvenients precedents, notamment une solution qui soit de conception simple et facile a assembler. BREF RESUME DE L'INVENTION 20 L'invention propose a cet effet une jambe de force d'un vehicule automobile comportant : - un amortisseur telescopique, - un ressort helicoldal coaxial externe, - une coupelle annulaire d'appui d'une extremite axiale inferieure du ressort, dite 25 coupelle inferieure, fixee a un corps de l'amortisseur, - un manchon d'enveloppe d'un troncon superieur du corps de l'amortisseur comportant une surface superieure annulaire d'appui d'une extremite inferieure d'un soufflet de protection, - une rondelle superieure de butee agencee a l'extremite superieure du corps de 30 l'amortisseur. La coupelle inferieure, le manchon d'enveloppe et la rondelle superieure de butee sont realises en une seule piece monobloc. 3 Selon differents modes de realisation de l'invention, qui pourront etre mis en oeuvre ensemble ou separement : - la coupelle inferieure, le manchon d'enveloppe et la rondelle superieure de butee 5 sont en plastique, - le plastique est un thermoplastique, tel quel le polypropylene, ou un plastique renforce tel quel le polypropylene renforce, - le plastique renforce est renforce avec des fibres de verre, - le plastique comprend entre 20 et 60% en poids de fibres de verre, 10 preferentiellement 50% en poids, -la coupelle inferieure comporte un anneau d'appui presentant un logement de reception de l'extremite axiale inferieure du ressort. d'anneau d'appui est rapporte. d'anneau d'appui est rapporte par surmoulage, bi-injection, collage ou emboitement 15 elastique. d'anneau d'appui est en elastornere. - la rondelle superieure de butee est reliee a une extremite superieure du manchon par une virole de diametre exterieur reduit de maniere a delimiter la surface d'appui. 20 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caracteristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description detaillee qui va suivre pour la comprehension de laquelle on se reportera a la figure 1 unique annexee qui est une vue en perspective d'une jambe de force comprenant un dispositif selon l'invention. 25 DESCRIPTION DETAILLEE DE LA FIGURE Dans la suite de la description, des elements presentant une structure identique ou des fonctions analogues seront designes par des memes references. On adoptera une orientation axiale dirigee de bas en haut selon l'axe de l'amortisseur, comme indique par la 30 fleche "A" de la figure 1, les termer « inferieur » et « superieur » etant &finis par rapport a cette orientation axiale. On adoptera aussi des orientations radiales dirigees 4 orthogonalement a ('axe de l'amortisseur, depuis l'interieur vers l'exterieur selon la proximite avec ('axe de l'amortisseur. Un vehicule automobile comprend un ensemble de masses non suspendues (non represents) relie a un ensemble de masses suspendues (non represents). L'ensemble de 5 masses non suspendues comporte une roue portee a rotation par un porte-fusee, un organe de freinage et un arbre de transmission d'entrainement de Ia roue. L'ensemble de masses suspendues comporte notamment un chassis. La liaison entre ('ensemble de masses non suspendues et ('ensemble de masses suspendues est realise par une suspension (non representee). 10 Une telle suspension comporte un bras inferieur de suspension, parfois appele "triangle". Ce bras est lie par une liaison rotule avec le porte-fusee et en liaison pivot avec le chassis du vehicule. La suspension comporte aussi une jambe de force 1 dont un troncon superieur est represents a Ia figure 1. 15 La jambe de force 1 remplit deux fonctions complementaires. D'une part, elle permet de maintenir le bas de caisse de ('ensemble de masses suspendues a une distance determinee au-dessus du sot, appelee hauteur de caisse ou encore "garde au sot". Elle permet d'autre part de limiter ('amplitude des oscillations de ('ensemble de masses suspendues lorsque le vehicule roule et d'amortir ces mouvements d'oscillation afin de 20 garantir un confort optimal pour les passagers du vehicule. Comme represents a Ia figure 1, Ia jambe de force 1 comprend un amortisseur 3 telescopique et un ressort 5 helicoIdal coaxial externe. L'amortisseur 3 comporte un corps 7 cylindrique d'axe principal "B" dont l'extremite inferieure est fermee par un couvercle (non represents). 25 L'amortisseur 3 comporte une tige 9 coaxiale a l'axe du corps 7 de l'amortisseur. La tige 9 est montee telescopique dans le corps 7 de l'amortisseur. Plus particulierement, un troncon d'extremite inferieure de Ia tige 9 d'amortisseur est recu coulissant axialement dans le corps 7 de l'amortisseur a travers son extremite superieure. La tige 9 peut etre protegee de Ia pollution exterieure par un soufflet 11 agence 30 autour du troncon superieur qui depasse du corps 7. Ce soufflet 11 permet ainsi de garantir qu'aucune particule polluante ne viendra gripper le coulissement de Ia tige 9 dans le corps 7. Le soufflet 11 est agence entre le ressort 5 helicoIdal et Ia tige 9. L'extremite superieure du 5 soufflet 11 est fixee sur une extremite superieure de la tige 9 et l'extremite inferieure du soufflet 11 est fixee autour du corps 7 de l'amortisseur. Le soufflet 11 represente une enveloppe de protection delimitant un volume variable autour de la tige 9. Le soufflet 11 se comprime lorsque la tige 9 coulisse vers le bas et que le ressort 5 helicoldal est comprime et 5 it se detend lorsque la tige 9 coulisse vers le haut et que le ressort 5 se detend. La tige 9 d'amortisseur est susceptible de coulisser selon une course axiale maximale determinee. Les organes d'amortissement situes a l'interieur du corps 7 de l'amortisseur sont bien connus et n'ont pas ete representes. L'extremite superieure du corps 7 de l'amortisseur est fermee de maniere etanche 10 par un couvercle 13 superieur annulaire dont un orifice central permet le passage de la tige 9 d'amortisseur. Un troncon d'extremite superieure libre de l'amortisseur 3, ici forme par l'extremite superieure de la tige 9 d'amortisseur, est fixe au chassis du vehicule. Un bloc 15 filtrant et une butee 17 de rebond sont fixes l'un au-dessus de l'autre autour du troncon d'extremite 15 superieur de la tige 9 d'amortisseur. Le troncon d'extremite superieur de la tige 9 d'amortisseur est recu dans un orifice du chassis de maniere que le chassis soit fixe par serrage axial entre la butee 17 de rebond et le bloc 15 filtrant. Un deuxierne troncon d'extremite inferieure libre (non representee) de l'amortisseur 3, ici forme par l'extremite inferieure du corps 7 de l'amortisseur, est fixe au 20 porte-fusee, par exemple par une liaison d'encastrement. Le ressort 5 helicoldal est agence en parallele entre le chassis du vehicule et le porte-fusee. II est agence sur l'amortisseur 3 de maniere a ce que la tige 9 d'amortisseur occupe une position de repos par rapport au corps 7 de l'amortisseur. Cette position de repos correspond a une position d'equilibre stable de ('ensemble de masses suspendues par 25 rapport a ('ensemble de masses non suspendues lorsque le vehicule n'est soumis a aucun effort dynamique. Lorsqu'un effort de compression est appliqué a la jambe de force 1, la tige 9 d'amortisseur coulisse axialement vers le porte-fusee par rapport au corps 7 de l'amortisseur. 30 Ce coulissement comprime axialement le ressort 5 helicoIdal. En reaction, le ressort 5 helicoldal applique un effort elastique qui tend a rappeler l'amortisseur 3 vers sa position de repos. 6 La jambe de force 1 comprend une butee 19 elastique dite "butee de choc". Cette butee 19 de choc est fixee autour d'un troncon superieur de la tige 9 d'amortisseur a proximite du bloc filtrant 15. La butee 19 de choc permet d'amortir un choc entre le corps 7 de l'amortisseur et le bloc filtrant 15 lorsque la jambe de force 1 cubit un effort de 5 compression axial tres important. Le ressort 5 helicoldal est agence coaxialement au corps 7 de l'amortisseur. Le ressort 5 helicoldal est monte precontraint entre une face 21 fixe par rapport a la tige 9 d'amortisseur et une face 23 fixe par rapport au corps 7 de l'amortisseur. Le ressort 5 helicoIdal est plus particulierement agence axialement entre une 10 coupelle 25 annulaire d'appui de l'extremite axiale superieure du ressort 5, dite coupelle 25 superieure, qui est fixee a l'extremite superieure de la tige 9 d'amortisseur, et une coupelle 27 annulaire d'appui de l'extremite axiale inferieure du ressort 5, dite coupelle 27 inferieure, qui est fixee au corps 7 de l'amortisseur. La face inferieure de la coupelle 25 superieure forme ainsi la face 21 fixe par rapport a la tige 9 d'amortisseur, tandis que la face superieure 15 de la coupelle 27 inferieure forme la face 23 fixe par rapport au corps 7 de l'amortisseur. Le ressort 5 helicoldal est ici agence autour du corps 7 de l'amortisseur et autour de la tige 9 d'amortisseur. La coupelle 25 superieure est plus particulierement agencee juste audessous du bloc filtrant 15, tandis que la coupelle 27 inferieure est agencee sur le troncon d'extremite superieure du corps 7 de l'amortisseur. 20 La coupelle 25 superieure comprend a sa peripherie une zone annulaire d'appui de l'extremite superieure du ressort 5 helicoldal. Cette zone est delimitee par un epaulement 29 annulaire plan exterieur et une portee 31 annulaire cylindrique tournee radialement vers l'exterieure. Le bord interieur de la coupelle superieure est fixe a la butee 19 de choc. 25 Lorsque la roue directrice pivote, le porte-fusee entraine le corps 7 de l'amortisseur dans son pivotement, tandis que le ressort 5 helicoldal demeure fixe. Pour empecher l'usure du ressort 5 helicoIdal par frottement avec la coupelle 27 inferieure, cette coupelle 27 est montee rotative autour de l'axe "B" de l'amortisseur 3 par rapport au corps 7 de l'amortisseur. 30 L'axe de la coupelle 27 inferieure, c'est-a-dire l'axe d'appui du ressort 5 helicoldal sur la coupelle 27 inferieure, presente une inclinaison par rapport a l'axe de l'amortisseur. Cette inclinaison permet d'ajuster la direction de poussee du ressort 5 helicoldal. 7 La jambe de force 1 comprend aussi un manchon 33 d'enveloppe d'un troncon superieur du corps 7 de I'amortisseur muni d'une rondelle 35 superieure de butee. La rondelle 35 superieure de butee est reliee a une extremite superieure du manchon 33 par une virole 37. 5 Le manchon 33 et Ia virole 37 presentent un diametre interieur identique sur toute leur hauteur et un diametre exterieur etage. La virole 37 presente notamment un diametre exterieur reduit par rapport a celui du manchon 33. Cette difference de diametre permet de former un epaulement 39 tourne axialement vers le haut servant de support a l'extremite inferieure du soufflet 11 de protection. Le manchon 33 d'enveloppe comporte ainsi une 10 surface 41 superieure annulaire d'appui de l'extremite inferieure du soufflet 11 de protection. La coupelle 27 inferieure est reliee a une extremite inferieure du manchon 33 d'enveloppe. La rondelle 35 superieure de butee est un disque agence en butee axiale sur 15 l'extremite superieure du corps 7 de l'amortisseur, notamment dispose sur le couvercle 13 superieur annulaire fermant de maniere etanche l'extremite superieure du corps 7 de l'amortisseur. La rondelle 35 superieure de butee est notamment un disque percee de maniere a etre traversee par Ia tige 9 de l'amortisseur montee telescopique dans le corps 7 de l'amortisseur. 20 En variante non representee de l'invention, Ia rondelle 35 superieure de butee fait aussi fonction de couvercle etanche a l'extremite superieure du corps 7 de I'amortisseur. En ce cas, Ia rondelle repose directement sur l'extremite superieure du corps d'amortisseur. La rondelle 35 superieure de butee assure aussi une fonction de face d'arret de Ia butee 19 de choc qui est prevue pour amortir le choc du corps 7 de I'amortisseur avec le bloc 25 filtrant Iorsque Ia jambe de force 1 cubit un effort de compression axial tres important. Selon ('invention, Ia coupelle 27 inferieure, le manchon 33 d'enveloppe et Ia rondelle 35 superieure de butee sont realises en une seule piece monobloc 42. Le manchon 33 est ainsi relie a Ia coupelle 27 inferieure par son extremite inferieure et a Ia rondelle 35 superieure de butee par l'intermediaire de Ia virole 37 dans le prolongement de son 30 extremite superieure. 8 On a ainsi une piece monobloc 42 qui assure plusieurs fonctions dont le support de l'extremite inferieure du ressort 5, le support de l'extremite inferieure du soufflet 11 et l'appui de la butee 19 de choc. Cette piece monobloc 42 peut etre facilement assemblee sur la jambe de force 1, en 5 particulier en une seule etape. II n'est plus necessaire d'assembler chacun des elements, de les aligner et/ou centrer les uns par rapports aux autres ou par rapport au corps 7 d'amortisseur, a la tige 9 et au ressort 5. La logistique est aussi simplifiee avec un seul fournisseur et une seule reference pour l'ensemble des trois elements contre une reference pour chacune des pieces pour les systernes multi-pieces connus. 10 De plus, on limite les risques de desassemblage, notamment lors d'un choc encaisse par l'amortisseur 3. En effet, la rondelle 35 superieure de butee est solidaire du manchon 33 d'enveloppe et de la coupelle 27 inferieure, ce qui permet une bonne fixation sur le troncon d'extremite du corps 7 de l'amortisseur. Par ailleurs, it est possible d'adapter la longueur du manchon 33 independamment 15 de la longueur du corps 7 de l'amortisseur. Cette piece monobloc 42 est de preference en plastique. II peut s'agir notamment d'un thermoplastique, tel quel le polypropylene. Elle est realisee, par exemple, par moulage. Pour resister aux chocs encaisses par l'amortisseur 3, notamment a des chocs de l'ordre de 1000 kg, le plastique peut etre renforce, par exemple avec des fibres de verre. De 20 preference, le plastique comprend entre 20 et 60% en poids de fibres de verre, plus preferentiellement 50% en poids. II peut ainsi s'agir par exemple de polypropylene renforce, tel que le PP-GF-50. Cette piece monobloc 42 est facile a concevoir par exemple par moulage par injection. II est, par exemple, possible d'obtenir la piece a partir d'un seul outil d'injection au 25 lieu de plusieurs. Ce qui entraine egalement une facilite de conception et une reduction des couts de production. L'utilisation du plastique pour concevoir cette piece monobloc 42 permet d'alleger l'ensemble. En effet, les systernes connus sont generalement de masse importante du fait de leurs multiples pieces, notamment metalliques. 30 La coupelle 27 inferieure comporte en outre un anneau 43 d'appui presentant un logement 45 de reception de l'extremite axiale inferieure du ressort 5. II s'agit d'un anneau 9 43 rapporte sur la coupelle 27. L'anneau 43 est ici realise en un materiau different du materiau constituant la piece monobloc 42. Le logement 45 de reception est localise sur la surface superieure de l'anneau 43 d'appui. Le logement 45 de reception est sensiblement centre sur la surface superieure de 5 l'anneau 43 d'appui. Le logement 45 de reception est delimits par un bord 47 peripherique externe et par un bord 49 peripherique interne formant un sillon 51 dans lequel l'extremite inferieure du ressort 5 helicoIdal est inseree. Pour obtenir une fixation durable et resistante de l'anneau 43 sur la coupelle 27, l'anneau 43 d'appui comprend ici des moyens d'ancrage. Dans l'exemple represents ici, 10 l'anneau 43 d'appui presente deux moyens 53a, 53b d'ancrage. Un premier moyen 53a d'ancrage s'etend de la surface inferieure de l'anneau 43 d'appui vers l'interieur et un deuxierne moyen 53b d'ancrage s'etend de la surface inferieure de l'anneau 43 d'appui vers l'exterieur. Une premiere partie de l'anneau 43 d'appui, correspondant au logement 45 de 15 reception du ressort 5, est en saillie sur la coupelle 27 inferieure et une seconde partie de l'anneau 43 d'appui, correspondant aux moyens 53a, 53b d'ancrage, est pris dans la masse de la coupelle 27 inferieure. L'anneau 43 d'appui peut etre rapport& par exemple par surmoulage, bi-injection, collage ou encore emboitement elastique. 20 De preference, l'anneau 43 d'appui est integre par surmoulage ou bi-injection. L'anneau 43 est ainsi fixe definitivement a la coupelle 27 concomitamment a la fabrication de la piece monobloc 42. On evite ainsi, une etape supplementaire d'assemblage de l'anneau 43 d'appui sur la coupelle 27 inferieure, impliquant une mice en position de l'anneau 43 dans la coupelle 27 inferieure ou sur le ressort 5 suivant le type d'assemblage. 25 On limite aussi les risques de mauvais positionnements de l'anneau 43 d'appui sur la coupelle 27 inferieure. De plus, l'anneau 43 d'appui est fixe par rapport a la coupelle 27 inferieure ce qui permet de reduire les risques de glissement ou de vrillage de l'anneau 43 lors des differents mouvements de l'amortisseur 3, en particulier de l'extremite inferieure du ressort 5. 30 L'anneau 43 d'appui peut alors etre dans une matiere differente de celle constituant la piece monobloc 42 composee de la coupelle 27 inferieure, du manchon 33 10 d'enveloppe et de la rondelle 35 superieure de butee. II peut s'agir par exemple d'un elastomere, tel que du caoutchouc. L'elastornere permet ainsi un bon maintien de l'extremite inferieure du ressort 5. Par rapport aux pieces classiquement en metal, on evite le probleme de corrosion, 5 notamment au niveau de I'appui de l'extremite inferieure du ressort 5 sur Ia coupelle 27 inferieure. Dans une variante non representee I'anneau 43 d'appui est dans une matiere identique a Ia piece monobloc 42 formee de Ia coupelle 27 inferieure, du manchon 33 d'enveloppe REVENDICATIONS1. Jambe de force (1) d'un vehicule automobile comportant : - un amortisseur (3) telescopique, - un ressort (5) helicoldal coaxial externe, - une coupelle (27) annulaire d'appui d'une extremite axiale inferieure du ressort (5), dite coupelle (27) inferieure, fixee a un corps (7) de l'amortisseur, - un manchon (33) d'enveloppe d'un troncon superieur du corps (7) de l'amortisseur comportant une surface (41) superieure annulaire d'appui d'une extremite inferieure d'un soufflet (11) de protection, - une rondelle (35) superieure de butee agencee a l'extremite superieure du corps (7) de l'amortisseur, caracterisee en ce que la coupelle (27) inferieure, le manchon (33) d'enveloppe et la rondelle (35) superieure de butee sont realises en une seule piece monobloc (42). 2. Jambe de force (1) selon la revendication precedente, dans laquelle la coupelle (27) inferieure, le manchon (33) d'enveloppe et la rondelle (35) superieure de butee sont en plastique. 3. Jambe de force (1) selon la revendication precedente, dans laquelle la coupelle (27) inferieure comporte un anneau (43) d'appui presentant un logement (45) de reception de l'extremite axiale inferieure du ressort (5). 4. Jambe de force (1) selon la revendication precedente, dans laquelle l'anneau (43) d'appui est rapporte. 5. Jambe de force (1) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans laquelle l'anneau (43) d'appui est rapporte par surmoulage, bi-injection, collage ou emboitement élastique. 6. Jambe de force (1) selon l'une quelconque des revendications 3 a 5, dans laquelle l'anneau (43) d'appui est en elastomere. 7. Jambe de force (1) selon l'une quelconque des revendications precedentes, dans laquelle la rondelle (35) superieure de butee est reliee a une extremite superieure du manchon (33) par une virole (37) de diametre exterieur reduit de maniere a delimiter la surface (41) d'appui.