FR2954434A1 - Dispositif de butee de suspension, notamment pour jambe de force de vehicule automobile. - Google Patents

Dispositif de butee de suspension, notamment pour jambe de force de vehicule automobile. Download PDF

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Abstract

Le dispositif de butée de suspension pour véhicule automobile comprend un roulement 22 formant butée 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 18 en contact avec la bague supérieure, et un capot de support 20 en contact avec la bague inférieure et formant moyen d'appui pour un ressort de suspension 12. Au moins un desdits capots comprend un corps formé d'au moins une première matière synthétique et un insert 34 recouvert au moins en partie par ledit corps. Ledit insert est formé d'au moins une seconde matière synthétique différente de la première matière synthétique.

Description

B09-4940FR - JT/PG Société de droit suédois dite : Aktiebolaget SKF Dispositif de butée de suspension, notamment pour jambe de force de véhicule automobile. Invention de : Richard CORBETT Christophe HOUDAYER Samuel VIAULT Dispositif de butée de suspension, notamment pour jambe de force de véhicule automobile.
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de butée de suspension utilisés en particulier sur les véhicules automobiles dans les jambes de force de suspension des roues directrices. Un tel dispositif de butée de suspension comprend de manière générale un roulement formant butée axiale et comportant une bague supérieure et une bague inférieure entre lesquelles sont disposés une pluralité d'éléments roulants, par exemple des billes ou des rouleaux. De préférence, on utilise un roulement à contact oblique permettant de reprendre à la fois les efforts radiaux et les efforts axiaux exercés sur le dispositif. 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.
Un tel dispositif de butée de suspension est disposé dans la partie supérieure d'une jambe de suspension entre la caisse du véhicule et un ressort de suspension. Le ressort est généralement 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, généralement un ressort hélicoïdal, vient axialement en appui directement ou indirectement sur le capot d'appui inférieur du dispositif de butée de suspension. 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 d'appui inférieur et le bloc élastique filtrant découlant d'un braquage des roues directrices du véhicule et/ou de la compression du ressort de suspension. Les demandes de brevet FR-Al-2 811 264, FR-Al-2 857 906 et WO-A1-2009/030842 décrivent de tels dispositifs de butée de suspension comportant un capot de support inférieur et un roulement monté en appui contre celui-ci. Le capot de support inférieur est réalisé en matière synthétique et comporte une armature ou insert de renfort métallique améliorant la résistance mécanique du capot aux efforts exercés par le ressort de suspension.
L'insert de renfort étant en matière métallique, il est nécessaire de le noyer entièrement à l'intérieur du capot de support inférieur afin d'éviter d'avoir recours à des traitements de surface anti-corrosion comme la catophorèse. En effet, ces traitements sont relativement onéreux et leur mise en oeuvre est polluante.
En outre, le procédé de fabrication d'un tel capot est relativement long et complexe dans la mesure où il convient préalablement de former l'insert de renfort par découpe et emboutissage d'un flanc de tôle, et ensuite de surmouler la matière synthétique du capot sur l'insert ainsi formé. Par ailleurs, l'insert augmente le poids global du capot de support inférieur, et plus généralement celui du dispositif de butée. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un dispositif de butée de suspension économique, de conception simple, facile à fabriquer et de poids réduit. Dans un mode de réalisation, un dispositif de butée de suspension pour véhicule automobile comporte un roulement formant butée 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 et formant moyen d'appui pour un ressort de suspension. Au moins un desdits capots comprend un corps formé d'au moins une première matière synthétique et un insert recouvert au moins en partie par le corps. L'insert est formé d'au moins une seconde matière synthétique différente de la première matière synthétique. Le corps du capot et l'insert formant armature dudit corps sont moulés l'un sur l'autre en matières synthétiques de nature différentes.
La réalisation de l'insert en matière synthétique permet d'avoir une grande flexibilité dans sa réalisation et de pouvoir aisément faire varier son épaisseur si nécessaire. Par ailleurs, on allège le poids du capot par rapport à un capot comportant un insert de renfort métallique. En outre, la fabrication d'un tel capot est simplifiée et relativement rapide. Après utilisation, le capot peut également être recyclé plus facilement. Dans un mode de réalisation, la matière synthétique de l'insert est rigide et la matière synthétique du corps est plus souple. L'insert forme ainsi un insert ou armature de renfort ou de rigidification permettant de renforcer la résistance mécanique du capot aux efforts exercés par le ressort de suspension. I1 est possible de prévoir l'insert avec des zones d'épaisseur variable en fonction de l'intensité des efforts à supporter. Alternativement, la matière synthétique de l'insert est souple et la matière synthétique du corps est plus rigide. Dans ce cas, la matière synthétique du corps permet de supporter et transmettre les efforts exercés par le ressort de suspension, l'insert réalisé dans une matière plus souple et économique permettant de réduire le coût global du capot. L'insert forme une armature de remplissage du corps du capot de manière à obtenir un capot à faible coût. Dans ces conditions, le corps dudit capot peut comporter des nervures de rigidification pour renforcer la résistance mécanique du capot aux efforts exercés par le ressort de suspension, l'insert comportant des évidements de forme complémentaire à l'intérieur desquels s'étendent au moins en partie lesdites nervures. L'insert peut être entièrement noyé à l'intérieur du corps dudit capot. Alternativement, l'insert peut être partiellement noyé à l'intérieur dudit corps.
De préférence, l'insert comporte une partie radiale annulaire. L'insert peut également comporter une portion axiale prolongeant axialement un bord intérieur de la portion radiale. Dans un mode de réalisation, le capot de support comporte l'insert. Alternativement, ou en association, le capot d'appui peut également comporter un insert. Selon un autre aspect, il est également proposé une jambe de force comprenant un amortisseur et un dispositif de butée de suspension tel que décrit ci-dessus.
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 les figures 1 à 4 sont des vues en coupe axiale de dispositifs de butée de suspension selon des premier, second, troisième et quatrième 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 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 capots et formant butée axiale.
Le capot d'appui 18 peut consister en un corps monobloc réalisé par moulage d'une matière synthétique, par exemple un polyamide. I1 comporte une partie massive 18a annulaire dont la surface radiale supérieure 18b est destinée à venir en contact avec le bloc élastique filtrant. Le capot d'appui 18 comporte également une jupe axiale 18c annulaire interne de faible épaisseur disposée sensiblement dans le prolongement de l'alésage de la partie massive 18a et s'étendant axialement vers le bas. Le capot d'appui 18 comporte également une jupe axiale 18d annulaire externe de faible épaisseur se raccordant à la surface radiale supérieure 18b par l'intermédiaire d'une portion radiale prolongeant vers l'intérieur une extrémité supérieure de ladite jupe. Un crochet 18e dirigé vers l'intérieur, qui peut être continu ou discontinu circonférentiellement, est ménagé sur l'alésage de la jupe axiale 18d externe au voisinage de son extrémité inférieure. Le crochet 18e est dirigé radialement vers l'intérieur en direction du capot de support 20. 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 30 est également 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, ces bagues peuvent être obtenues à partir d'un même flanc de tôle mince 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 présente une portion toroïdale 24a en contact avec une surface complémentaire 18f de la partie massive 18a du capot d'appui 18. La portion toroïdale 24a est prolongée vers l'intérieur par une portion toroïdale 24b de concavité opposée s'étendant au voisinage d'une surface radiale inférieure de la partie massive 18a à partir de laquelle s'étend la jupe axiale 18c interne. 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 bague inférieure 26 comprend également une portion toroïdale 26a dont la surface intérieure 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. La portion toroïdale 26a vient en contact contre le capot de support 20 et se prolonge vers l'extérieur par une courte portion radiale. La cage 30 est située radialement entre la portion toroïdale 24b de la bague supérieure 24 et la portion toroïdale 26a de la bague inférieure 26. Le capot de support 20 comprend un corps 32 et un insert de renfort 34 dudit corps pour accroître la résistance du capot aux charges provenant des efforts exercés par le ressort 12 de suspension. Le corps 32 est réalisé en matière synthétique et comporte une partie 36 en forme de plateau radial et une jupe axiale 38 annulaire disposée vers l'intérieur et s'étendant axialement à l'opposé du capot d'appui 18 supérieur. La jupe 38 comporte à son extrémité inférieure un bourrelet 40 radial dirigé vers l'extérieur définissant une gorge 42 permettant la retenue d'un soufflet de protection (non illustré) pour la tige d'amortisseur 14. La partie 36 comporte une surface extérieure 36a cylindrique de petite dimension axiale à partir de l'extrémité inférieure de laquelle s'étend vers l'intérieur une surface tronconique annulaire qui est prolongée vers l'intérieur par une surface radiale 36b annulaire délimitant une surface d'appui pour la spire d'extrémité supérieure du ressort 12 de suspension. Un bord de petit diamètre de la surface radiale 36b est prolongé vers l'intérieur et vers le bas par une surface arrondie puis par une surface axiale 38a extérieure de la jupe 38 qui permet le centrage du ressort 12.
Au voisinage de l'extrémité supérieure de la surface extérieure 36a axiale, la partie 36 du corps 32 comporte une nervure 36c annulaire axiale s'étendant en direction du capot d'appui 18 en restant à distance. La surface extérieure de la nervure 36c comporte un crochet 37 dirigé radialement vers l'extérieur en direction du capot de support 20, qui peut être continu ou discontinu circonférentiellement. Le crochet 37 présente un diamètre extérieur supérieur au diamètre du crochet 18e du capot d'appui 18 et est disposé axialement au-dessus de celui-ci de façon à pouvoir interférer diamétralement avec ledit crochet en cas de début de séparation du capot de support 20 et du capot d'appui 18. Le crochet 37 forme donc un moyen de retenue axiale du capot d'appui 18 relativement au capot de support 20 afin d'éviter une désolidarisation des éléments constituant le dispositif 10 avant son montage dans la jambe de force du véhicule.
La nervure 36c entoure radialement la bague inférieure 26 du roulement 22. L'extrémité supérieure de la nervure 36c est prolongée vers l'intérieur par une surface toroïdale 36d en contact avec la portion toroïdale 26a de la bague inférieure 26 et de forme complémentaire. La surface toroïdale 36d est prolongée vers l'intérieur par une surface tronconique annulaire à partir de laquelle s'étend vers l'intérieur une surface radiale 36e annulaire qui est prolongée, à un bord de petit diamètre, par une surface axiale 36f annulaire s'étendant vers le bas. L'extrémité inférieure de la surface axiale 36f est prolongée par une surface arrondie 36g, elle-même prolongée axialement vers le bas par une surface axiale 38b intérieure formant l'alésage de la jupe 38. L'insert de renfort 34 annulaire est réalisé en une seule pièce par moulage d'une matière synthétique rigide. L'insert de renfort 34 comporte une portion axiale 34a annulaire cylindrique qui est prolongée, vers l'extérieur à partir d'une extrémité supérieure, par une portion arrondie à partir de laquelle s'étend radialement vers l'extérieur une portion radiale 34b annulaire. La portion axiale 34a s'étend axialement à l'intérieur de la jupe 38. La portion radiale 34b s'étend radialement dans la partie 36. Elle est située axialement à proximité de la surface radiale 36b et en s'étendant radialement au-delà de ladite surface. Les portions axiale 34a et radiale 34b présentent en section droite une forme générale en L. L'insert de renfort 34 est ici entièrement noyé à l'intérieur du corps 32. L'insert de renfort 34 permet de rigidifier le capot de support 20 et d'assurer une bonne transmission au roulement 22 des charges axiales et radiales provenant des efforts exercés par le ressort 12 de suspension. Dans ce but, l'insert de renfort 34 est réalisé à partir d'une matière synthétique plus rigide que celle utilisée pour le corps 32 du capot. La matière synthétique rigide de l'insert 34 peut par exemple être un polyamide PA 6.6, un polyphtalamide PPA, un polyphénylène sulfone PPS, un acrylonitrile-butadiène-styrène ABS, etc. Elle peut être chargée ou non de fibres de verre ou de carbone. Le corps 32 du capot de support 20 est prévu dans un matériau synthétique plus souple que celui utilisé pour l'insert 34 de renfort, par exemple un polyamide PA non chargé ou une matière élastomérique telle qu'un polyuréthane PU, un caoutchouc nitrile NBR, un caoutchouc nitrile hydrogéné HNBR, un polyuréthane thermoplastique TPU, etc.
Le capot de support 20 comporte le corps 32 réalisé en matière souple et l'insert 34 de renfort en matière rigide afin d'accroître la rigidité du capot et permettre une bonne transmission des efforts entre le ressort 12 de suspension et le roulement 22. La forme et l'épaisseur de l'insert 34 peuvent être adaptées dans ce but. I1 pourrait par exemple être possible d'augmenter localement l'épaisseur de l'insert en fonction des efforts exercés par le ressort 12 de suspension devant être repris et accroître ainsi la résistance mécanique du capot de support 20. L'insert de renfort 34 peut donc présenter une épaisseur variable afin de renforcer localement sa résistance mécanique. Dans une variante de réalisation, il pourrait être possible de prévoir l'insert de renfort 34 dépourvu de la portion axiale 34a. Dans le mode de réalisation précédent, le capot de support 20 comporte un insert 34 de renfort pour accroître sa résistance mécanique aux efforts exercés par le ressort 12 de suspension.
Alternativement, il est possible de prévoir un dispositif 10 de butée comportant un insert de renfort associé au capot d'appui 18 supérieur, comme illustré sur la figure 2 représentant un second mode de réalisation dans lequel les éléments similaires portent les mêmes références.
Le capot d'appui 18 comporte un insert de renfort 60 annulaire réalisé en une seule pièce par moulage d'une matière synthétique rigide telle qu'un polyamide PA 6.6, un polyphtalamide PPA, un polyphénylène sulfone PPS, un acrylonitrile-butadiène-styrène ABS, etc. La matière synthétique peut être chargée ou non de fibres de verre ou de carbone. L'insert de renfort 60 est ici entièrement noyé à l'intérieur du corps du capot d'appui 18. I1 comporte une portion axiale 60a qui est prolongée, vers l'extérieur à partir d'une extrémité supérieure, par une portion arrondie à partir de laquelle s'étend radialement vers l'extérieur une portion radiale 60b. Les portions axiale 60a et radiale 60b présentent en section droite une forme générale en L. Les portions axiale 60a et radiale 60b s'étendent respectivement axialement et radialement dans la partie massive 18a du corps du capot d'appui 18. La portion axiale 60a est située axialement dans le prolongement de la jupe axiale 18c interne. La portion axiale 62 est donc décalée radialement vers l'intérieur du dispositif par rapport à la portion toroïdale 24a de la bague supérieure 24. La portion radiale 60b est située axialement entre la surface radiale supérieure 18b du capot d'appui 18 et la surface toroïdale 18f dudit capot. Le bord externe de grand diamètre de la portion radiale 60b est légèrement décalé vers l'extérieur par rapport à la bague supérieure 24. Le corps du capot d'appui 18 est surmoulé sur l'insert de renfort 60. L'insert de renfort 60 permet de rigidifier le capot d'appui 18 et d'assurer une bonne transmission au châssis des charges axiales et radiales provoquant des efforts exercés par le ressort 12 de suspension et transmis par le roulement 22 à contact oblique. Le corps du capot d'appui 18 est réalisé par moulage d'une matière synthétique plus souple que celle utilisée pour l'insert 34 de renfort, par exemple un polyamide PA non chargé ou une matière élastomérique telle qu'un polyuréthane PU, un caoutchouc nitrile NPR, un caoutchouc nitrile hydrogéné HNBR, un polyuréthane thermoplastique TPU, etc. Dans les deux modes de réalisation précédemment décrits, les dispositifs de butée de suspension comportent un capot dont la résistance mécanique aux efforts exercés par le ressort de suspension est améliorée grâce à l'utilisation d'un insert de renfort en matière plus rigide que le corps dudit capot et dont la forme et l'épaisseur peuvent éventuellement être adaptées dans les zones de reprise d'efforts.
Le mode de réalisation illustré à la figure 3, respectivement à la figure 4, diffère uniquement du mode de réalisation de la figure 1, respectivement de la figure 2, en ce que l'insert 34 du capot de support 20, respectivement l'insert 60 du capot d'appui 18, est réalisé dans une matière synthétique plus souple que celle utilisée pour le corps 32 du capot de support 20, respectivement le corps du capot d'appui 18. Les inserts 34, 60 peuvent par exemple être réalisés en polyamide PA non chargé ou en une matière élastomérique telle qu'un polyuréthane PU, un caoutchouc nitrile NBR, un caoutchouc nitrile hydrogéné HNBR, un polyuréthane thermoplastique TPU, etc. Le corps du capot de support 20 et celui du capot d'appui 18 peuvent être réalisés en polyamide PA 6.6, en polyphtalamide PPA, en polyphénylène sulfone PPS, en acrylonitrile-butadiène-styrène ABS, etc. Dans ces modes de réalisation, les corps rigides des capots permettent de reprendre les efforts exercés par le ressort 12 de suspension, les inserts 34 et 60 formant des inserts de remplissage réalisés dans une matière synthétique présentant un coût réduit par rapport à celles utilisées pour lesdits corps de façon à diminuer le coût global des capots.
Dans cette variante, il est possible de prévoir pour les capots de support 20 et/ou d'appui 18, des nervures de rigidification pour renforcer la résistance aux efforts exercés par le ressort 12 de suspension, l'insert pouvant alors comporter avantageusement des évidements de forme complémentaire à l'intérieur desquels s'étendent les nervures. Les évidements permettent en outre d'améliorer l'accrochage de la matière synthétique constituant le corps des capots qui est surmoulée sur l'insert. En effet, lors de l'opération de surmoulage, la matière synthétique qui vient entourer la totalité de l'insert pénètre à l'intérieur des évidements traversants.
Dans les modes de réalisation décrits, soit le capot d'appui inférieur, soit le capot de support supérieur comporte un insert. Toutefois, on conçoit qu'il est également possible, sans sortir du cadre de la présente invention, de combiner ces dispositions en prévoyant un insert pour chacun des capots d'appui inférieur et de support supérieur. L'insert pourrait également ne pas être entièrement noyé à l'intérieur du corps du capot correspondant dans la mesure où il est réalisé en matière synthétique et n'est donc pas sujet à la corrosion. En variante, l'insert pourrait être dépourvu de portion axiale et comporter seulement la portion radiale et présenter ainsi une forme plane.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de butée de suspension pour véhicule automobile comprenant un roulement (22) formant butée 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 (18) en contact avec la bague supérieure, et un capot de support (20) en contact avec la bague inférieure et formant moyen d'appui pour un ressort de suspension (12), au moins un desdits capots comprenant un corps formé d'au moins une première matière synthétique et un insert (34 ; 60) recouvert au moins en partie par ledit corps, caractérisé en ce que l'insert est formé d'au moins une seconde matière synthétique différente de la première matière synthétique.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la matière synthétique de l'insert est rigide et la matière synthétique du corps est plus souple.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la matière synthétique de l'insert est souple et la matière synthétique du corps est plus rigide.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le corps dudit capot comporte des nervures de rigidification pour renforcer la résistance mécanique du capot aux efforts exercés par le ressort de suspension, l'insert comportant des évidements de forme complémentaire à l'intérieur desquels s'étendent au moins en partie lesdites nervures.
  5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'insert (34 ; 60) est entièrement noyé à l'intérieur du corps dudit capot.
  6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'insert comporte une partie radiale (34b ; 60b) annulaire.
  7. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel l'insert comporte une partie axiale (34a ; 60a) prolongeant axialement un bord interne de la portion radiale.
  8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps dudit capot est surmoulé sur l'insert.
  9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capot d'appui (18) et/ou le capot de support (20) comporte l'insert.
  10. 10. Jambe de force comprenant un amortisseur et un dispositif de butée de suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  11. 11. Véhicule à moteur comprenant au moins une jambe de force selon la revendication 10.
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