FR3057310B1 - Palier amortisseur avec pre-charge axiale - Google Patents

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L'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif amortisseur (1), notamment pour biellette de direction, ledit dispositif comprenant une tige (20) qui s'étend selon un axe principal (XX') et qui est destinée à être connectée à une première pièce mécanique (4), une douille de fixation (22) qui entoure ladite tige (20) et qui est destinée à être connectée à une seconde pièce mécanique (2B), ainsi qu'un manchon (23) en matériau élastomère qui est agencé entre la tige et la douille de fixation de sorte à permettre, par sa déformation élastique, au moins un déplacement axial de la douille de fixation par rapport à la tige, procédé selon lequel on décale axialement la douille de fixation (22) par rapport à la tige (20) pour forcer la déformation élastique du manchon (23) et l'apparition d'une pré-charge correspondante, puis l'on verrouille le manchon (23) pour le maintenir, lorsque le dispositif est au repos, dans un état de déformation élastique axiale et de pré-charge permanente.

Description

Palier amortisseur avec pré-charge axiale
La présente invention concerne le domaine des biellettes utilisées pour transmettre un mouvement mécanique entre une première pièce mobile et une seconde pièce mobile.
La présente invention concerne plus particulièrement les biellettes de direction utilisées dans les mécanismes de direction de véhicules automobiles.
Il est connu de prévoir, au sein des mécanismes de direction, et plus particulièrement au sein des biellettes de direction, des paliers pourvus d'un dispositif amortisseur formé par un tampon en élastomère destiné à amortir les chocs et les vibrations produits par les rugosités de la route.
Par ailleurs, les inventeurs ont découvert que la présence d'un dispositif amortisseur convenablement dimensionné pouvait avantageusement permettre de créer, lorsque le conducteur manœuvre le volant de conduite, un déphasage (un retard) entre l'angle d'orientation des roues directrices et l'angle du volant de conduite, déphasage qui a pour conséquence d'augmenter le rayon de braquage du véhicule, par rapport à ce que serait ledit rayon de braquage si les roues suivaient exactement et instantanément l'angle du volant de conduite, et ainsi de diminuer la vitesse de lacet du véhicule, de telle sorte que le véhicule a moins tendance à survirer.
Cependant, les dispositifs amortisseurs connus présentent un comportement parfois mal maîtrisé, et notamment un comportement asymétrique selon que l'on les sollicite en compression ou en traction, si bien que l'amortissement procuré peut être imparfait, et perturber les sensations de conduite perçues par le conducteur à travers le volant de conduite, voire nuire au comportement dynamique et à la stabilité du véhicule.
Les objets assignés à l'invention visent par conséquent à remédier aux inconvénients susmentionnés et à proposer un nouveau procédé de fabrication d'un dispositif amortisseur, et plus globalement d'une biellette équipée d'un tel dispositif amortisseur, qui permettent d'obtenir un effet amortisseur équilibré aussi bien en traction qu'en compression, et notamment qui permette d'améliorer le comportement dynamique d'un véhicule, en le rendant plus sûr.
Les objets assignés à l'invention sont atteints au moyen d'un procédé de fabrication d'un dispositif amortisseur comprenant une tige, qui s'étend selon un axe principal (XX') et qui est destinée à être connectée à une première pièce mécanique, une douille de fixation qui entoure ladite tige et qui est destinée à être connectée à une seconde pièce mécanique, ainsi qu'un manchon en matériau élastomère qui est agencé entre la tige et la douille de fixation de sorte à permettre, par sa déformation élastique, au moins un déplacement axial de la douille de fixation par rapport à la tige, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte : une étape (a) de préparation, au cours de laquelle on introduit la tige dans la douille de fixation de sorte que la douille de fixation entoure au moins partiellement la tige et occupe axialement une première position par rapport à ladite tige, et l'on prévoit radialement entre la tige et la douille de fixation un espace de remplissage, une étape (b) de surmoulage, au cours de laquelle on remplit au moins partiellement l'espace de remplissage de sorte à créer le manchon en élastomère qui relie la tige à la douille de fixation, une étape (c) de création d'une pré-charge, au cours de laquelle on force le déplacement axial de la douille de fixation par rapport à la tige (ou inversement) dans un sens dit « sens de charge », de sorte à décaler axialement la douille de fixation de sa première position à une seconde position axialement distincte de la première position, à l'encontre d'une déformation élastique du manchon, afin de créer une pré-charge axiale dudit manchon, et donc une pré-charge axiale de la tige par rapport à la douille (c'est-à-dire plus globalement une pré-charge axiale du dispositif), une étape (d) de verrouillage, au cours de laquelle on verrouille le manchon en élastomère contre la tige, ou contre la douille de fixation, de sorte à conserver d'une part une mobilité relative de la tige par rapport à la douille de fixation, par l'intermédiaire du manchon, et d'autre part au moins en partie la précharge axiale du manchon, et donc au moins en partie la pré-charge axiale de la tige par rapport à la douille de fixation.
Les objets assignés à l'invention sont également atteint au moyen d'un dispositif amortisseur comprenant une tige, qui s'étend selon un axe principal (XX') et qui est destinée à être connectée à une première pièce mécanique, une douille de fixation qui entoure ladite tige et qui est destinée à être connectée à une seconde pièce mécanique, ainsi qu'un manchon en matériau élastomère qui est agencé entre la tige et la douille de fixation de sorte à permettre, par sa déformation élastique, au moins un déplacement axial de la douille de fixation par rapport à la tige, ledit dispositif étant caractérisé en ce que le manchon est maintenu par la tige, lorsque le dispositif est au repos, dans un état de déformation élastique axiale permanente qui crée et maintient une pré-charge axiale dudit manchon, et donc une pré-charge axiale de la tige par rapport à la douille (c'est-à-dire plus globalement une pré-charge axiale du dispositif).
Avantageusement, la mise en place d'une pré-charge axiale résiduelle au sein du manchon en élastomère permet en pratique de décaler la courbe de raideur dudit manchon, et donc de « polariser» le dispositif amortisseur afin que celui-ci adopte un comportement mécanique élastique différent (plus raide, ou au contraire plus souple), selon qu'il est sollicité en traction ou au contraire en compression selon l'axe principal (XX').
Avantageusement, la pré-charge du manchon peut notamment être calculée pour compenser les effets permanents des contraintes en traction, ou des contraintes en compression, qui sont induits, en l'absence de chocs ou de vibrations, par l'agencement géométrique du train roulant.
En effet, les inventeurs ont constaté que la géométrie du train avant, qui porte les roues directrices, induit généralement un effort axial permanent dans la biellette de direction, du fait du réglage du parallélisme. Cet effort axial permanent peut être, selon le cas, soit en traction, soit en compression, et peut perturber le ressenti de conduite, qui diffère selon que le conducteur manœuvre le volant de conduite vers la gauche ou vers la droite.
Avantageusement, grâce à l'invention, la pré-charge élastique propre au manchon (et plus globalement la pré-charge propre au dispositif amortisseur) permet de compenser ces efforts axiaux permanents induits par le train roulant, et ainsi de recréer in fine un comportement d'amortissement symétrique, afin d'absorber les efforts, les chocs et vibrations de manière sensiblement égale aussi bien en traction qu'en compression.
De ce fait, la présence d'un dispositif amortisseur qui est précontraint de manière à compenser les efforts axiaux permanents permet de restaurer la symétrie du comportement du mécanisme de direction, et plus globalement la symétrie du comportement dynamique du véhicule.
En effet, l'invention garantit d'une part un ressenti de conduite qui sera symétrique, puisque le dispositif amortisseur permet au mécanisme de direction de procurer des sensations symétriques lorsque l'on braque le volant de conduite à gauche et lorsque l'on braque le volant à droite, et d'autre part un comportement en lacet du véhicule qui sera lui aussi symétrique, puisque le déphasage entre l'angle volant et l'angle de lacet des roues directrices est généré de façon symétrique par le dispositif amortisseur, aussi bien en virage à gauche qu'en virage à droite. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus en détail à la lecture de la description qui suit, ainsi qu'à l'aide des dessins annexés, fournis à titre purement illustratif et non limitatif, parmi lesquels :
La figure 1 illustre, selon une vue d'ensemble en perspective, un mécanisme de direction comprenant une biellette de direction dont la tige est pourvue d'un dispositif amortisseur selon l'invention.
La figure 2 illustre, sous forme de courbes de raideur, les effets d'une pré-charge en traction, respectivement d'une pré-charge en compression, sur le comportement du manchon, et plus globalement sur le comportement du dispositif amortisseur selon l'invention.
La figure 3 illustre, selon une vue en coupe longitudinale le long de l'axe principal (XX'), une étape (a) de mise en place de la douille de fixation dans sa première position autour de la tige.
La figure 4 illustre, selon une vue en coupe longitudinale, une étape (b) de surmoulage du manchon entre la tige et la douille de fixation de la figure 4.
La figure 5 illustre, selon une vue en coupe longitudinale, une étape (c) de création d'une pré-charge dans le manchon de la figure 4, selon laquelle on décale la tige (ici en traction vers l'amont) par rapport à la douille de fixation pour placer ladite douille dans sa seconde position par rapport à la tige.
La figure 6 illustre, selon une vue en coupe longitudinale, une étape (d) de verrouillage, au cours de laquelle on resserre une portion du manchon dans une gorge de verrouillage de la tige, sous l'effet d'une constriction plastique de la douille de fixation.
La figure 7 illustre, selon une vue en coupe longitudinale, une étape (e) d'assemblage au cours de laquelle on fixe la douille de fixation à un boîtier appartenant à la seconde pièce mécanique, ici une portion aval de tige de biellette de direction.
La figure 8 illustre, selon une vue en coupe longitudinale, un exemple d'outillage permettant de réaliser le surmoulage du manchon du dispositif des figures 3 à 7.
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif amortisseur 1.
Ledit dispositif amortisseur 1 est plus particulièrement destiné à être implanté au sein d'une biellette 2, qui équipe de préférence un système de direction 3.
De façon connue en soi, et tel que cela est illustré sur la figure 1, le système de direction 3 peut comprendre une crémaillère 4 qui est mobile et guidée en translation dans un carter de direction 5, et qui est connectée à la biellette 2 de telle manière que lorsque l'on déplace la crémaillère 5, celle-ci entraîne ladite biellette 2 qui agit à son tour sur un porte-fusée 6 pour modifier l'orientation en lacet (l'angle de braquage) d'une roue directrice 7.
Le système de direction 3 peut également comprendre un volant de conduite 10 permettant au conducteur d'actionner le système de direction 3, par exemple par l'intermédiaire d'une colonne de direction 11 portant un pignon 12 qui engrène sur la crémaillère 4.
De préférence, le système de direction 3 forme un système de direction assistée, équipé d'un moteur d'assistance 13, de préférence un moteur d'assistance électrique, par exemple de type brushless, ledit moteur d'assistance 13 étant destiné à produire un effort d'assistance qui aide le conducteur à manœuvrer le système de direction 3, selon des lois d'assistance prédéterminées qui sont stockées dans un calculateur.
Selon l'invention, le dispositif amortisseur 1 comprend une tige 20, qui s'étend selon un axe principal (XX') et qui est destinée à être connectée à une première pièce mécanique, telle que, par exemple, la crémaillère 4 susmentionnée (dans ce qui suit, par commodité, on pourra donc assimiler crémaillère 4 et première pièce mécanique 4).
De façon particulièrement préférentielle, ledit axe principal correspond à l'axe longitudinal de ladite tige 20.
La tige 20 présente de préférence une forme cylindrique dont l'axe principal (XX') forme l'axe central, et plus préférentiellement une forme de révolution autour dudit axe principal (XX').
Par commodité de description, on désignera par « axiale » une direction ou une dimension considérée coaxialement ou parallèlement audit axe principal (XX'), et par « radiale » une direction ou une dimension considérée perpendiculairement audit axe principal (XX').
De préférence, la tige 20 appartient à une biellette 2.
La tige 20 forme ainsi au moins une partie, ici par exemple une partie amont 2A, d'une tige-pivot de biellette.
Ladite partie amont de tige de biellette 2A porte à son extrémité un organe d'articulation 21, du genre sphère de rotule, qui permet à la biellette 2 de s'articuler à une extrémité de la crémaillère 4. L'axe principal (XX') coïncide de préférence sensiblement avec l'axe longitudinal de la biellette 2.
Tel que cela est illustré sur les figures 2 à 8, le dispositif amortisseur 1 comprend également une douille de fixation 22 qui entoure la tige 20 et qui est destinée à être connectée à une seconde pièce mécanique 2B, distincte de la première pièce mécanique 4, telle que par exemple, comme cela est illustré sur les figures 1 et 7, une partie aval 2B de tige de biellette 2, elle-même connectée au porte-fusée 6.
De préférence, ladite douille de fixation 22 est réalisée dans un matériau métallique, apte à être déformé plastiquement pour réaliser un sertissage.
Par simple convention, et tel que cela est notamment indiqué sur la figure 1, on considérera comme sens « amont-aval » le sens qui va de la première pièce mécanique 4 (et plus globalement du carter de direction 5 et de la crémaillère 4), vers la seconde pièce mécanique 2B (et plus globalement le porte-fusée 6 et la roue 7).
Le dispositif amortisseur 1 est avantageusement conçu pour autoriser un mouvement relatif amorti, et notamment au moins un mouvement relatif axial amorti, dans une plage de déplacement limitée prédéterminée, de la tige 20 par rapport à la douille de fixation 22, et donc plus globalement de la première pièce mécanique 4 (amont) par rapport à la seconde pièce mécanique 2B (aval).
De façon particulièrement préférentielle, le dispositif amortisseur 1 est conçu pour autoriser au moins un déplacement relatif axial de la tige 20, et donc de la première pièce mécanique 4, par rapport à la douille de fixation 22 et donc par rapport à la seconde pièce mécanique 2B, en réponse à des composantes d'effort axiales de traction et de compression, qui agissent sensiblement selon la direction de l'axe principal (XX') de la tige 20.
Ainsi, comme indiqué plus haut, le dispositif amortisseur 1 permettra d'amortir des efforts, des chocs et/ou des vibrations au moins selon la direction de l'axe principal (XX'), et, dans le cas particulier d'une utilisation au sein d'un système de direction 3, de créer un déphasage (retard) entre les manœuvres du volant de conduite 10 effectuées par le conducteur et les réactions correspondantes en lacet des roues directrices 7, afin d'améliorer le comportement dynamique du véhicule en virage. A cet effet, le dispositif amortisseur 1 comporte en outre un manchon 23 en matériau élastomère qui est agencé entre la tige 20 et la douille de fixation 22 de sorte à permettre, par sa déformation élastique, au moins un déplacement axial de la douille de fixation 22 par rapport à la tige 20.
Le manchon 23, grâce à son élasticité intrinsèque, fait avantageusement office de tampon amortisseur capable d'absorber, au moins axialement, les mouvements vibratoires ou les sursauts de faible amplitude de la douille de fixation 22 par rapport à la tige 20 (et réciproquement), et par conséquent les mouvements vibratoires ou les sursauts de faible amplitude de la seconde pièce mécanique (partie aval 2B de la tige de biellette reliée au porte-fusée 6) par rapport à la première pièce mécanique (crémaillère 4), et réciproquement.
Le manchon 23, et plus globalement le dispositif amortisseur 1, forme ainsi une interface déformable qui sépare axialement l'une de l'autre la première pièce mécanique 4 et la seconde pièce mécanique 2B, 6, qui sont situées respectivement en amont de ladite interface et en aval de ladite interface, et qui sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de la biellette 2, et plus particulièrement par l'intermédiaire dudit dispositif amortisseur 1.
On peut ainsi obtenir un amortissement efficace au moyen d'un dispositif 1 particulièrement compact, fiable, et de surcroît facile et peu coûteux à fabriquer.
Selon l'invention, le procédé de fabrication comporte une étape (a) de préparation, au cours de laquelle on introduit la tige 20 dans la douille de fixation 22 (ou inversement on enfile la douille de fixation 22 sur la tige 20) de sorte que la douille de fixation 22 entoure au moins partiellement la tige 20 et occupe axialement une première position PI par rapport à ladite tige 20, et l'on prévoit radialement entre la tige 20 et la douille de fixation 22 un espace de remplissage 24, tel que cela est illustré sur la figure 3.
Le procédé comporte ensuite une étape (b) de surmoulage, au cours de laquelle on remplit au moins partiellement, avec un matériau élastomère ou un précurseur de matériau élastomère, l'espace de remplissage 24 de sorte à créer le manchon en élastomère 23 qui relie la tige 20 à la douille de fixation 22, tel que cela est illustré sur la figure 4.
Le manchon 23 forme ainsi un pont qui s'étend radialement depuis une partie de la paroi radialement externe de la tige 20 jusqu'à une partie correspondante de la paroi radialement interne de la douille de fixation 22 (dont le diamètre est supérieur au diamètre de la paroi radialement externe de la tige 20 au moins sur la zone axialement couverte par la douille 22), et qui adhère auxdites parois respectives de la tige 20 et de la douille de fixation 22.
Le surmoulage constitue avantageusement un procédé de réalisation rapide, peu onéreux, et qui permet en outre de fabriquer un manchon qui se conjugue automatiquement, lors du remplissage de l'espace de remplissage 24 par l'élastomère liquide, aux formes respectives de la tige 20 et de la douille de fixation 22, quelle que soit la complexité desdites formes.
Le procédé comporte ensuite une étape (c) de création d'une pré-charge, au cours de laquelle on force le déplacement axial de la douille de fixation 22 par rapport à la tige 20 (ou réciproquement) dans un sens dit « sens de charge » SI, de sorte à décaler axialement la douille de fixation 22 de sa première position PI à une seconde position P2 axialement distincte de la première position PI, à l'encontre d'une déformation élastique du manchon 23, afin de créer une pré-charge axiale dudit manchon 23, et donc une pré-charge axiale de la tige 20 par rapport à la douille de fixation 22, c'est-à-dire plus globalement une pré-charge axiale du dispositif 1, tel que cela est illustré sur la figure 5.
Le sens de charge SI sera choisi en fonction de la nature de la pré-charge souhaitée, selon que l'on souhaitera une pré-charge en compression ou une précharge en traction du dispositif amortisseur 1.
Par convention, on considérera qu'une « pré-charge en traction » signifie que l'on exerce une traction axiale sur la tige 20 vers l'amont, tandis que l'on retient la douille 22 en traction vers l'aval, c'est-à-dire que l'on exerce une traction sur la portion amont du dispositif 1 à l'encontre de la portion aval du dispositif 1 (et réciproquement), en tirant ainsi sur le dispositif 1 de part et d'autre de l'interface déformable que forme le manchon 23, dans un sens qui éloigne de la douille 22 la partie amont 2A de ladite tige 20, c'est-à-dire dans un sens qui équivaut à éloigner axialement la première pièce mécanique 4 amont de la seconde pièce mécanique 2B aval, tel que l'illustre le « sens de charge SI » sur la figure 5.
Par convention, on considérera donc qu'une telle pré-charge en traction, qui tend à augmenter la longueur axiale hors-tout du dispositif 1, correspond à une configuration « étirée » du dispositif 1.
De fait, compte-tenu de l'agencement particulier illustré sur les figures 3 à 7, cette pré-charge en traction du dispositif 1 a bien ici pour effet de contraindre localement en compression (et en cisaillement axial) le manchon 23 qui est situé à l'interface entre la tige 20 et la pièce aval 2B, et dont la déformation élastique accommode le déplacement (ici en éloignement) de la portion amont du dispositif 1, située en amont de l'interface, par rapport à la portion aval de ce même dispositif 1, située en aval de l'interface. A l'inverse, réaliser une pré-charge en compression correspond à forcer le rapprochement axial de l'amont de la tige 20 vers la douille de fixation 22 (c'est-à-dire vers l'aval), ce qui équivaut à rapprocher la pièce mécanique amont 4 de la pièce mécanique aval 2B, à l'encontre de la déformation élastique du manchon 23, dans un sens opposé au sens de charge SI illustré sur la figure 5.
Par convention, on considérera qu'une telle pré-charge en compression, qui tend à réduire la longueur axiale hors-tout du dispositif 1, correspond à une configuration « comprimée » du dispositif 1.
Dans tous les cas, quel que soit le sens (traction ou compression) choisi pour pré-charger le dispositif 1, le manchon élastique 23, sous l'effet de la pré-charge, tend naturellement à rappeler (élastiquement) la douille de fixation 22 vers sa première position PI. A titre indicatif, le décalage axial dl, c'est-à-dire la distance axiale qui sépare la première position PI de la seconde position P2, pourra être compris entre 0,2 mm et 5 mm.
Le procédé comporte enfin une étape (d) de verrouillage, au cours de laquelle on verrouille le manchon 23 en élastomère contre la tige 20, ou le cas échéant contre la douille de fixation 22, de sorte à conserver au moins en partie la pré-charge axiale dudit manchon 23, et plus globalement de sorte à conserver au moins en partie la pré-charge axiale du dispositif 1, tel que cela est illustré sur la figure 6.
En d'autres termes, le procédé comporte donc une étape (d) de verrouillage, au cours de laquelle on verrouille le manchon en élastomère 23 contre la tige 20, ou, en variante, contre la douille de fixation 22, de sorte à conserver d'une part une mobilité relative de la tige 20 par rapport à la douille de fixation 22, par l'intermédiaire du manchon 23, et d'autre part au moins en partie la pré-charge axiale du manchon (23) et donc au moins en partie la pré-charge axiale de la tige 20 par rapport à la douille de fixation 22.
Le verrouillage permet de bloquer le manchon 23 dans la configuration déformée (étirée, ou au contraire comprimée) qui correspond à la pré-charge (résiduelle) souhaitée.
Ce verrouillage a également pour conséquence d'empêcher le manchon 23 de faire revenir spontanément la douille de fixation 22 dans sa première position PI, ladite douille de fixation 22 se trouvant ainsi maintenue dans sa seconde position P2, après verrouillage, et au repos, c'est-à-dire lorsque le dispositif amortisseur 1 n'est pas sollicité en traction ou en compression axiale par les première et seconde pièces mécaniques 4, 2B.
En revanche, le verrouillage n'a pas pour effet de bloquer la douille de fixation 22 par rapport à la tige 20, puisque ladite douille 22 reste, et doit rester, élastiquement mobile par rapport à la tige 20, et peut notamment se déplacer par coulissement axial, par l'intermédiaire du manchon 23 qui se déforme élastiquement pour accompagner ledit coulissement.
Ainsi, en définitive, après verrouillage, et au repos, la douille de fixation 22 se trouve dans sa seconde position P2, et peut être déplacée élastiquement par rapport à la tige 20 (ou inversement, la tige 20 peut être déplacée élastiquement par rapport à la douille 22), notamment en translation axiale, de part et d'autre de ladite seconde position P2, au voisinage de ladite seconde position P2, à l'encontre du rappel élastique exercé par le manchon 23 pré-chargé qui peut se déformer pour accommoder de tels déplacements.
On notera que la tige 20 sert avantageusement de support rigide capable de maintenir axialement le manchon 23 dans ladite configuration déformée et donc pré-chargée.
En variante, on pourrait toutefois envisager que ce soit la douille de fixation 22, et non pas la tige 20, qui joue le rôle de support rigide à l'encontre du manchon 23, de sorte que ledit manchon 23, une fois déformé par l'étape (c) de création de pré-charge, serait maintenu en pré-charge, dans la configuration déformée, exclusivement par la douille de fixation 22, plutôt que par la tige 20 exclusivement.
Bien entendu, tel que cela est visible sur la figure 2, la pré-charge aura pour effet de décaler la courbe de raideur du dispositif amortisseur 1 par rapport à sa courbe de raideur non chargée L0.
Ainsi, lorsque le dispositif 1 est pré-chargé en traction (courbe de raideur avec pré-charge en traction LT), ledit dispositif 1 opposera davantage de résistance en traction, c'est-à-dire autorisera, pour un même effort de traction donné, un déplacement axial de la douille 22 plus faible qu'en l'absence de pré-charge (courbe L0). A l'inverse, lorsque le dispositif 1 est pré-chargé en compression (courbe de raideur avec pré-charge en compression Lc), ledit dispositif 1 opposera davantage de résistance en compression, c'est-à-dire autorisera, pour un même effort de compression donné, un déplacement axial de la douille 22 plus faible qu'en l'absence de pré-charge (courbe L0).
De préférence, le manchon 23 possède, le long de l'axe principal (XX') d'une part une portion aval 23B, qui bute axialement, dans le sens de charge SI, contre un épaulement d'arrêt 25, 26 agencé sur la tige 20, et d'autre par une portion amont 23A, qui est déplacée de force par rapport à la portion aval 23B, et de préférence ici qui est rapprochée de force de la portion aval (par compression), dans le sens de charge SI, lorsque l'on décale la douille de fixation 22 de sa première position PI à sa seconde position P2 au cours de l'étape (c) de création de la précharge, puis qui est placée, lors de l'étape (d) de verrouillage, contre un rebord de verrouillage 30 prévu sur la tige 20, tel que cela est illustré sur la figure 6, de telle sorte que ladite portion amont 23A ne peut pas se déplacer (par retour élastique) dans un sens opposé au sens de charge SI, et plus particulièrement ici de telle sorte que ladite portion amont 23A ne peut pas se redéployer vers l'amont.
En d'autres termes, manchon 23 se retrouve ainsi, après verrouillage, accroché à la tige 20 d'une part par sa portion aval 23, qui s'accroche à, et plus particulièrement qui prend axialement appui sur (lorsque l'on déplace la douille 22 par rapport à la tige 20 dans le sens de charge choisi SI), les aspérités radiales que forment le ou les épaulements d'arrêt 25, 26 de ladite tige 20, et d'autre part par sa portion amont 23A, qui s'accroche à, et plus particulièrement qui prend axialement appui sur, l'aspérité radiale que forme, à distance axiale des épaulements d'arrêts 25, 26, le rebord de verrouillage 30 de cette même tige 20.
Le manchon 23, et plus particulièrement la portion intermédiaire dudit manchon qui est axialement comprise entre la portion amont 23A et la portion aval 23B se trouve donc maintenu(e) en déformation axiale forcée (ici en compression forcée sur les figures 5 et 6).
Avantageusement, le rapport entre la distance qui sépare le rebord de verrouillage 30 des épaulements d'arrêt 25, 26 et la distance qui sépare au repos (avant déformation) les portions correspondantes 23A, 23B du manchon 23 définit ainsi le degré de déformation du manchon 23 et donc l'intensité de la pré-charge.
De préférence, la tige 20 présente une pluralité de gorges d'arrêt 31, 32 (ici deux gorges d'arrêt 31, 32 sur les figures 3 à 8) qui sont étagées axialement afin d'offrir plusieurs épaulements d'arrêt 25, 26 annulaires, qui se succèdent axialement, et qui coopèrent avec la portion aval 23B du manchon 23.
La multiplication, ici le doublement, des épaulements d'arrêt 25, 26 offre une meilleure prise du manchon 23, et plus particulièrement de la portion aval 23B dudit manchon 23, sur la tige 20, prise qui permet de stopper et même d'immobiliser axialement la portion aval 23B du manchon sur la tige 20 tandis que l'on décale la douille 22, et la portion amont 23A du manchon, pour créer la pré-charge.
La géométrie annulaire des gorges d'arrêt 31, 32 permet de renforcer cette prise et de bien répartir tout autour de l'axe principal (XX') les contraintes de retenue du manchon 23. L'assemblage est donc particulièrement robuste.
De préférence, les gorges d'arrêt 31, 32 de la tige présentent (en coupe longitudinale) des formes arrondies de manière à définir axialement, à la surface de la tige, un profil d'accroche ondulé, tel que cela apparaît sur les figures 3 à 8.
Avantageusement, un tel profil d'accroche aux formes arrondies limite les concentrations de contraintes, en particulier dans le manchon 23, lors de la précharge.
Par ailleurs, de manière analogue, la douille de fixation 22 présentera de préférence des aspérités radiales, et notamment un profil d'accroche comprenant au moins une alternance mâle 40, 42 convexe formant une saillie radiale (de type bossage) vers l'axe principal (XX') et une alternance femelle 41 concave formant un retrait radial centrifuge (de type puits) par rapport au profil d'accroche mâle et à l'axe principal (XX').
Avantageusement, le profil d'accroche de la douille de fixation 22 pourra être sensiblement conjugué au profil d'accroche de la tige 20, de sorte à ce que le manchon 23 présente une épaisseur radiale sensiblement constante, au moins dans la zone comprise entre le profil d'accroche 31, 32 de la tige 20 et le profil d'accroche 40, 41, 42 de la douille de fixation 22 (ici au moins dans la portion aval 23B du manchon 23).
Ainsi, la douille de fixation 22 possède de préférence une paroi interne qui présente, à distance radiale de la tige 20, un profil d'accroche 40, 41, 42 de douille sinueux qui est sensiblement voire exactement conjugué au profil d'accroche de tige 31, 32 formé par les gorges d'arrêt qui servent à retenir (au moins axialement) la portion aval 23B du manchon 23.
Un tel agencement limite les contraintes de cisaillement et améliore la longévité du manchon et donc du dispositif amortisseur 1.
On notera que, de préférence, lors de l'étape (a) de préparation (figure 3) et, surtout, lors de l'étape (b) de surmoulage (figure 4), la ou les alternances mâles 40, 42 du profil d'accroche de la douille de fixation 22 seront décalées axialement par rapport à la ou aux alternances femelles (les fonds de gorges d'arrêt) 31, 32 correspondantes du profil d'accroche de la tige 20 d'une valeur sensiblement égale à la valeur du décalage dl dont on déplace la douille de fixation 22 par rapport à la tige 20 (ou inversement) lors de l'étape (c) de création de la pré-charge.
De la sorte, lorsque la douille de fixation 22 est amenée dans sa seconde position P2, et que le manchon 23 (et plus globalement le dispositif 1) est donc préchargé à la valeur souhaitée, la ou les alternances mâles 40, 42 du profil d'accroche de la douille de fixation 22 se retrouvent axialement en vis-à-vis de la ou des alternances femelles (les fonds de gorges d'arrêt) 31, 32 correspondantes du profil d'accroche de la tige 20, sensiblement dans un même plan normal à l'axe principal (XX'), de telle sorte que les profils d'accroche respectifs de la douille 22 et de la tige 20 sont (parfaitement) superposés, tel que cela est notamment illustré sur la figure 5.
Ici encore, cela permettra d'obtenir une meilleure répartition des contraintes dans le manchon 23, aussi bien lorsque la douille de fixation 22 se trouve au repos dans sa seconde position P2 que lorsque ladite douille 22 est sollicitée ultérieurement, au sein du système de direction 3, en déplacement axial d'un côté ou de l'autre de ladite seconde position P2.
Selon une caractéristique préférentielle qui peut constituer une invention à part entière, lors de l'étape (d) de verrouillage, on repousse radialement une portion amont 23A du manchon 23 en élastomère par déformation plastique centripète de la douille de fixation 22, de manière à faire pénétrer radialement, tel que cela est illustré sur la figure 6, ladite portion amont du manchon 23A, mais pas la douille de fixation 22 elle-même, contre le rebord de verrouillage 30.
Plus particulièrement, on repousse radialement une portion amont 23A du manchon 23 en élastomère par déformation plastique centripète de la douille de fixation 22, de manière à faire pénétrer radialement ladite portion amont du manchon 23A, mais pas la douille de fixation 22 elle-même, dans une gorge de verrouillage 33 qui est creusée dans la tige 20 et qui possède une paroi, ici notamment une paroi amont, formant un rebord de verrouillage 30 destiné à empêcher ladite portion amont 23A du manchon d'effectuer un mouvement de retour opposé au mouvement qui correspond au sens de charge SI.
Ici, dans la mesure où le dispositif 1 est pré-chargé en traction, ce qui provoque une compression du manchon 23, si bien que la portion amont 23A est rapprochée axialement de la portion aval 23B lors du mouvement effectué dans le sens de charge SI, alors ladite gorge de verrouillage 33 a donc plus préférentiellement pour but d'empêcher la portion amont 23A du manchon de se redéployer axialement et élastiquement vers l'amont, par rapport à la tige 20, et donc pour but de bloquer ainsi axialement la portion amont 23A du manchon par rapport à ladite tige 20.
Avantageusement, le verrouillage est donc opéré par une constriction plastique de la douille 22, qui chasse vers et dans la gorge de verrouillage 33 un bourrelet 23A-1 annulaire du manchon 23, de manière à créer une interférence radiale entre la portion amont 23A du manchon 23 et la tige 20.
La fixation de la partie amont 23A du manchon 23 sur la tige 20 est ainsi assurée de manière stable et solide.
Ici encore, la gorge de verrouillage 33, qui coopère avec le bourrelet 23A-1 du manchon 23, présentera de préférence un profil arrondi, afin d'éviter les concentrations de contraintes.
En revanche, le verrouillage n'a pas pour effet de créer une interférence entre la douille de fixation 22 et la tige 20, et notamment ne serre pas la douille 22 sur la tige 20, de manière à ce que le dispositif 1 conserve, après le verrouillage, la mobilité axiale relative de ladite tige 20 par rapport à ladite douille 22.
Par ailleurs, le procédé comprend de préférence, et préférentiellement après que le manchon a été pré-chargé et verrouillé, une étape (e) d'assemblage, au cours de laquelle on fixe, de préférence par sertissage, la douille de fixation 22 dans un boîtier 50 appartenant à la seconde pièce mécanique 2B.
Le boîtier 50 pourra avantageusement former un renflement terminal sur l'extrémité amont de la partie aval 2B de la tige de biellette, dans lequel est alésé un logement de réception 51 qui reçoit le sous-ensemble formé par l'extrémité aval de la tige 20, la douille 22 et le manchon 23 qui coiffent ladite extrémité aval de la tige 20, tel que cela est illustré sur la figure 7.
Avant sertissage, la douille 22 pourra être emboîtée dans le boîtier 50 de manière ajustée (par exemple selon un ajustement de type H7h6), ou bien en force selon un ajustement serré (de type H7k6, par exemple), ce qui permettra notamment un positionnement précis de ladite douille 22 par rapport audit boîtier 50, et un alignement de ces éléments selon l'axe principal (XX').
La fixation par sertissage de la douille de fixation 22 dans le boîtier 50 pourra avantageusement être réalisée en repliant plastiquement un rebord 52 (de préférence annulaire) du boîtier 50 sur une collerette 53 de la douille de fixation 22, située de préférence à l'extrémité amont de ladite douille 22.
Un tel assemblage sera en effet particulièrement reproductible, simple et rapide à réaliser.
La figure 8 illustre schématiquement un outillage 60 approprié pour réaliser les étapes (b) de surmoulage et (c) de création de pré-charge.
Par commodité, seule une moitié de l'outillage 60 a été représentée par rapport à l'axe principal (XX'), l'autre moitié pouvant se déduire par symétrie.
Ledit outillage 60 comprend une embase 61, un fourreau 62, et deux coquilles 63 (à mouvement d'ouverture radial). L'embase 61 est pourvue d'une part d'un alésage 64 agencé pour recevoir la tige 20, et d'autre part d'une surface d'appui 65, ici de préférence plane, et préférentiellement normale à l'axe principal (XX'), et qui bloque axialement, ici du côté amont, la douille de fixation 22 (par la collerette 53)
On notera que, avantageusement, la surface d'appui 65 forme une butée axiale qui, après surmoulage, bloque la portion amont 23A du manchon à l'encontre du mouvement de décalage de la tige 20 dans le sens de charge SI, et, plus particulièrement, qui bloque simultanément la douille 22 et ladite portion amont 23A du manchon, en solidarisant ainsi temporairement ladite douille 22 et ladite portion amont du manchon, pendant que l'on décale la tige 20 pour créer la pré-charge.
Le fourreau 62 est agencé pour centrer la douille 22 de fixation par rapport à la tige 20, sur l'axe principal (XX'), et ainsi définir de manière reproductible l'espace de remplissage 24 qui sépare radialement la douille 22 de la tige 20.
Les coquilles 63 complètent l'outillage pour définir le chemin de coulée de l'élastomère, situé autour de l'extrémité aval de la tige 20, et destiné à former le manchon (comme schématisé par un trait de coulée référencé 23 sur la figure 8).
Initialement, les coquilles 63 étant ouvertes, on place la douille de fixation 22 dans le fourreau 62 (en engageant la douille 22 dans ledit fourreau 62 depuis l'amont) puis on vient plaquer axialement (depuis l'amont) l'embase 61 contre le fourreau 62 pour bloquer la douille 22, en appuyant la surface d'appui 65 de l'embase 61 contre la collerette 53 de ladite douille 22.
On engage ensuite la tige 20 (depuis l'aval) à travers la douille 22 et dans l'alésage 64 de l'embase, jusqu'à atteindre la première position PI.
On referme ensuite les coquilles 23 et l'on injecte le matériau élastomère qui constitue le manchon 23.
On notera que l'outillage 60, et plus préférentiellement l'embase 61, présente avantageusement un déflecteur 66, ici de préférence sous forme d'une extension tubulaire 66 de l'embase 61 qui prolonge l'alésage 64, déflecteur 66 qui masque temporairement la gorge de verrouillage 33 (et donc plus globalement le rebord de verrouillage 30) de la tige 20 pendant l'étape (b) de surmoulage, afin d'empêcher le matériau élastomère (constitutif du manchon 23) de remplir ladite gorge de verrouillage 33 (et donc de venir au contact du record de verrouillage 30), et ainsi afin de ménager un espace radial vide, entre la portion amont 23A du manchon 23 et la gorge de verrouillage 33 (respectivement le rebord de verrouillage 30), qui permettra à la tige 20, et plus particulièrement à la gorge de verrouillage 33 (et donc au rebord de verrouillage 30), d'être déplacée par rapport à ladite portion amont 23A du manchon (ou inversement) lors de l'étape (c) de création de pré-charge, avant l'étape (d) de verrouillage.
Une fois le manchon 23 solidifié, on ouvre les coquilles 63 et l'on tire sur la tige 20 depuis l'amont (figure 5), ou, de manière équivalente, on pousse sur ladite tige 20 depuis l'aval, de sorte à forcer le déplacement de la tige 20 vers l'amont, dans le sens de charge SI, et d'une valeur égale au décalage dl souhaité, de manière à amener la tige 20 dans la seconde position P2 par rapport à la douille 22, et, ce faisant, de manière à créer une pré-charge du manchon 23 par déformation élastique ; sur la figure 5, on opère ici une pré-charge en traction du dispositif 1, qui se traduit par une compression dudit manchon 23.
Un outil de sertissage radial, qui remplace le fourreau 62, ou qui est éventuellement guidé par ledit fourreau 62, est ensuite utilisé pour venir verrouiller le manchon 23 dans sa configuration pré-chargée, par déformation plastique radiale centripète de la douille 22 et formation résultante du bourrelet 23A-1 dans la gorge de verrouillage 33 de la tige 20.
On notera que le décalage dl est de préférence choisi de telle sorte que, lors de la création de la pré-charge, et tel que cela est illustré sur la figure 5, on n'amène pas la tige 20 en butée axiale contre la douille de fixation 22 dans le sens de charge SI, c'est-à-dire que le décalage dl est choisi de sorte à préserver un jeu axial JA qui permet à la tige d'être encore mobile axialement par rapport à la douille 22 dans le sens de charge SI, à partir de la seconde position P2, à l'encontre d'une déformation élastique (additionnelle) du manchon 23.
Ici, dans le cas de la figure 5, on conservera donc une réserve de déplacement en traction (de la tige 20) après avoir pré-chargé le dispositif 1 par une première traction qui a fait passer la tige 20 de la première position PI à la seconde position P2.
On notera que, tel que cela est illustré sur la figure 7, la course axiale totale de la tige 20 par rapport à la douille de fixation 22, et plus globalement par rapport à la seconde pièce mécanique 2B, pourra être délimitée par une butée amont formée par le chant aval 22L de la douille 22, et par une butée aval formée par le fond 54 du logement de réception 51, avec lesquelles coopère alternativement un collet 55 de la tige 20 (ledit collet 55 venant en appui contre la butée aval 54 au maximum de compression du dispositif 1, et en appui contre la butée amont 22L au maximum d'extension du dispositif 1).
Bien entendu, l'invention concerne également en tant que tel un dispositif amortisseur 1 obtenu selon l'une ou l'autre des caractéristiques du procédé décrit dans ce qui précède.
En particulier, l'invention concerne un dispositif amortisseur 1 comprenant une tige 20 qui s'étend selon un axe principal (XX') et qui est destinée à être connectée à une première pièce mécanique 4, une douille de fixation 22 qui entoure ladite tige 20 et qui est destinée à être connectée à une seconde pièce mécanique 2B, 50, ainsi qu'un manchon 23 en matériau élastomère qui est agencé entre la tige 20 et la douille de fixation 22 de sorte à permettre, par sa déformation élastique, au moins un déplacement axial de la douille de fixation par rapport à la tige, dispositif 1 au sein duquel le manchon 23 est maintenu (par la tige 20 seule, ou par la douille 22 seule), lorsque le dispositif est au repos, dans un état de déformation élastique axiale permanente qui crée et maintient une pré-charge axiale dudit manchon 23, et plus globalement une pré-charge axiale de la tige 20 par rapport à la douille 22, et donc une pré-charge axiale du dispositif 1. L'invention concerne de même une biellette de direction 2 dont la tige 2A, 2B, 20 est équipée d'un dispositif amortisseur 1 selon l'invention, ainsi qu'un système de direction 3, de préférence un système de direction assistée, qui comprend une telle biellette 2 de direction. L'invention concerne enfin un véhicule, et plus particulièrement un véhicule automobile à roues, pourvu d'un tel système de direction 3.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux seules variantes de réalisation décrites dans ce qui précède, l'homme du métier étant notamment susceptible d'isoler ou de combiner librement entre elles l'une ou l'autre des caractéristiques susmentionnées, ou de leur substituer des équivalents.
En particulier, on pourrait envisager que le manchon 23 soit maintenu en pré-charge par la douille de fixation 22 (exclusivement), plutôt que par la tige 20 (exclusivement), auquel cas ce serait la douille 22 qui porterait d'une part un ou des épaulements d'arrêt destinés à bloquer axialement la partie aval 23B du manchon et d'autre part un ou des rebords de verrouillage destiné(s) à bloquer axialement la portion amont 23A du manchon, après déformation axiale élastique et pré-charge du manchon 23.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de fabrication d'un dispositif amortisseur (1) comprenant une tige (20), qui s'étend selon un axe principal (XX') et qui est destinée à être connectée à une première pièce mécanique (4), une douille de fixation (22) qui entoure ladite tige (20) et qui est destinée à être connectée à une seconde pièce mécanique (2B), ainsi qu'un manchon (23) en matériau élastomère qui est agencé entre la tige (20) et la douille de fixation (22) de sorte à permettre, par sa déformation élastique, au moins un déplacement axial de la douille de fixation (22) par rapport à la tige (20), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte : une étape (a) de préparation, au cours de laquelle on introduit la tige (20) dans la douille de fixation (22) de sorte que la douille de fixation (22) entoure au moins partiellement la tige (20) et occupe axialement une première position (PI) par rapport à ladite tige (20), et l’on prévoit radialement entre 1a tige (20) et ia douille de fixation (22) un espace de remplissage (24), une étape (b) de surmoulage, au cours de laquelle on remplît au moins partiellement l’espace de remplissage (24) de sorte à créer le manchon en élastomère (23) qui relie la tige à la douille de fixation, une étape (c) de création d'une pré-charge, au cours de laquelle on force le déplacement axial de la douille de fixation (22) par rapport à la tige (20) dans un sens dit « sens de charge » (SI), de sorte à décaler axialement la douille de fixation (22) de sa première position (PI) à une seconde position (P2) axialement distincte de ia première position, à l'encontre d'une déformation élastique du manchon (23), afin de créer une pré-charge axiale dudit manchon (23), et donc une pré-charge axiale de la tige (20) par rapport à ia douille de fixation (22), une étape (d) de verrouillage, au cours de laquelle on verrouille le manchon en élastomère (23) contre la tige (20) ou contre la douille de fixation (22), de sorte à conserver d'une part une mobilité relative de la tige (20) par rapport à la douille de fixation (22), par l'intermédiaire du manchon (23), et d'autre part au moins en partie la pré-charge axiale du manchon (23) et donc au moins en partie la pré-charge axiale de la tige (20) par rapport à la douille de fixation (22).
  2. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le manchon (23) possède, le long de l’axe principal (XX') d’une part une portion aval (23B), qui bute axialement, dans le sens de charge (SI), contre un épaulement d’arrêt (25, 26) agencé sur la tige (20), et d’autre par une portion amont (23A), qui est déplacée de force par rapport à la portion aval (23B), et de préférence qui est rapprochée de force de la portion aval (23B), dans le sens de charge (SI), lorsque l’on décale ia douille de fixation (22) de sa première position (PI) à sa seconde position (P2) au cours de l’étape (c) de création de la pré-charge, puis qui est placée, lors de l'étape (d) de verrouillage, contre un rebord de verrouillage (30) prévu sur la tige (20), de sorte à ne pas pouvoir se déplacer dans un sens opposé au sens de charge (SI).
  3. 3. Procédé selon ia revendication 2 caractérisé en ce que la tige (20) présente une pluralité de gorges d’arrêt (31, 32) étagées axialement afin d’offrir plusieurs épaulements d'arrêt (25, 26) annulaires qui coopèrent avec la portion aval du manchon.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que les gorges d'arrêt (31, 32) de la tige (20) présentent des formes arrondies de manière à définir axialement, à Sa surface de la tige, un profil d’accroche de tige ondulé.
  5. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que ia douille de fixation (22) possède une paroi interne qui présente, à distance radiale de la tige (20), un profil d’accroche (40, 41, 42) sinueux qui est sensiblement voire exactement conjugué au profil d’accroche de la tige formé par Ses gorges d'arrêt (31, 32) qui servent à retenir la portion aval du manchon (23B).
  6. 6. Procédé seion l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que, lors de l'étape (d) de verrouillage, on repousse radialement une portion amont (23A) du manchon (23) en élastomère par déformation plastique centripète de la douille de fixation (22), de manière à faire pénétrer radialement ladite portion amont du manchon (23A) dans une gorge de verrouillage (33) qui est creusée dans la tige (20) et qui possède une paroi formant un rebord de verrouillage (30) destiné à empêcher ladite portion amont (23A) du manchon d'effectuer un mouvement de retour opposé au mouvement qui correspond au sens de charge (SI), et plus préférentiellement à empêcher ladite portion amont (23A) du manchon de se redéployer vers l'amont.
  7. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend une étape (e) d’assemblage, au cours de laquelle on fixe, de préférence par sertissage, la douille de fixation (22) dans un boîtier (50) appartenant à la seconde pièce mécanique (2B).
  8. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ia tige (20) appartient à une biellette (2).
  9. 9. Dispositif amortisseur (1) comprenant une tige (20) qui s'étend seion un axe principal (XX’) et qui est destinée à être connectée à une première pièce mécanique (4), une douille de fixation (22) qui entoure ladite tige (20) et qui est destinée à être connectée à une seconde pièce mécanique (2B), ainsi qu'un manchon (23) en matériau élastomère qui est agencé entre la tige et la douille de fixation de sorte à permettre, par sa déformation élastique, au moins un déplacement relatif axial de la douille de fixation par rapport à la tige, ledit manchon (23) étant maintenu, lorsque le dispositif est au repos dans la seconde position, dans un état de déformation élastique axiale permanente qui crée et maintient une pré-charge axiale dudit manchon (23) et donc une pré-charge axiale de la tige (20) par rapport à la douille de fixation (22) caractérisé en ce qu'au repos, la douille de fixation se trouve dans sa seconde position, et peut être déplacée élastiquement par rapport à la tige, ou inversement, la tige peut être déplacée élastiquement. par rapport à ia douille, notamment en translation axiale, de part et d'autre de ladite seconde position, au voisinage de ladite seconde position, à l'encontre du rappel élastique exercé par le manchon pré-chargé qui peut se. déformer pour accommoder de tels déplacements.
  10. 10. Système de direction assistée (3) comprenant une biellette de direction (2) dont ia tige (20, 2A, 2B) est équipée d'un dispositif amortisseur (1) selon la revendication 9.
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