FR3075104A1 - Dispositif de support de ressort - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une jambe de force (1) d'un véhicule automobile comportant : - un amortisseur (3) télescopique, - un ressort (5) hélicoïdal coaxial externe, - une coupelle (27) annulaire d'appui d'une extrémité axiale inférieure du ressort (5), dite coupelle (27) inférieure, fixée à un corps (7) de l'amortisseur, - un manchon (33) d'enveloppe d'un tronçon supérieur du corps (7) de l'amortisseur comportant une surface (41) supérieure annulaire d'appui d'une extrémité inférieure d'un soufflet (11) de protection, - une rondelle (35) supérieure de butée agencée à l'extrémité supérieure du corps (7) de l'amortisseur, caractérisée en ce que la coupelle (27) inférieure, le manchon (33) d'enveloppe et la rondelle (35) supérieure de butée sont réalisés en une seule pièce monobloc (42).

Description

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 véhicule automobile.
ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION
Un véhicule automobile comprend classiquement un système 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 hélicoïdal, appelé aussi ressort à boudin.
La jambe de force permet de maintenir le bas de caisse de l'ensemble de masses suspendues à une distance déterminée au-dessus du sol, appelée hauteur de caisse H ou encore garde au sol. Elle permet aussi de limiter l'amplitude des oscillations de l'ensemble de masses suspendues lorsque le véhicule roule et d'amortir ces mouvements d'oscillation afin de garantir un confort optimal pour les passagers du véhicule.
L'amortisseur comporte un corps cylindrique et une tige montée télescopique dans le corps de l'amortisseur. La tige d'amortisseur est susceptible de coulisser selon une course axiale maximale déterminée.
Le ressort hélicoïdal est agencé coaxialement au corps de l'amortisseur. Il est monté précontraint entre une coupelle supérieure fixée à l'extrémité supérieure de la tige, et une coupelle inférieure fixée au corps de l'amortisseur. La coupelle inférieure comprend un élément pour le maintien du ressort, appelé appui ressort.
La tige d'amortisseur comprend une butée élastique, dite butée de choc. Elle est fixée autour de la tige d'amortisseur et est destinée à amortir le choc du corps de l'amortisseur avec la coupelle supérieure de la jambe de force lorsque la jambe de force subit un effort de compression axial très important. La butée de choc vient en appui sur une extrémité supérieure du corps de l'amortisseur. Une pièce supplémentaire, appelée appui de butée de choc, peut être fixée sur l'extrémité supérieure du corps de l'amortisseur pour servir d'appui à la butée de choc.
L'amortisseur comprend aussi un soufflet disposé autour de la tige d'amortisseur. Le soufflet permet de protéger la tige d'amortisseur des particules de pollution par exemple. La partie supérieure du soufflet est fixée à l'extrémité supérieure de la tige et la partie inférieure repose sur le corps de l'amortisseur au-dessus de la coupelle inférieure.
Les différents éléments de la jambe de force sont généralement des pièces distinctes. Chacune des pièces présente une fonction différente, une résistance différente et peut être fabriquée dans divers matériaux. Par exemple, la coupelle inférieur peut être en métal, tandis que l'appui ressort est en élastomère et l'appui de butée de choc est en plastique. Lors du montage de la jambe de force, chacune des pièces est assemblée individuellement, chaque étape nécessitant en général un centrage et un alignement. Le montage est complexe et il existe un risque important d'obtenir un assemblage défectueux, notamment par un mauvais alignement des pièces, en particulier du ressort entre les coupelles. De plus, lors de chocs ou tout simplement lors du fonctionnement de la suspension, certaines pièces de la jambe de force risquent de se désassembler.
II existe donc un besoin d'une solution permettant de résoudre les inconvénients précédents, notamment une solution qui soit de conception simple et facile à assembler.
BREF RESUME DE L'INVENTION
L'invention propose à cet effet une jambe de force d'un véhicule automobile comportant :
- un amortisseur télescopique,
- un ressort hélicoïdal coaxial externe,
- une coupelle annulaire d'appui d'une extrémité axiale inférieure du ressort, dite coupelle inférieure, fixée à un corps de l'amortisseur,
- un manchon d'enveloppe d'un tronçon supérieur du corps de l'amortisseur comportant une surface supérieure annulaire d'appui d'une extrémité inférieure d'un soufflet de protection,
- une rondelle supérieure de butée agencée à l'extrémité supérieure du corps de l'amortisseur.
La coupelle inférieure, le manchon d'enveloppe et la rondelle supérieure de butée sont réalisés en une seule pièce monobloc.
Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être mis en œuvre ensemble ou séparément :
- la coupelle inférieure, le manchon d'enveloppe et la rondelle supérieure de butée sont en plastique,
- le plastique est un thermoplastique, tel quel le polypropylène, ou un plastique renforcé tel quel le polypropylène renforcé,
- le plastique renforcé est renforcé avec des fibres de verre,
- le plastique comprend entre 20 et 60% en poids de fibres de verre, préférentiellement 50% en poids,
-la coupelle inférieure comporte un anneau d'appui présentant un logement de réception de l'extrémité axiale inférieure du ressort.
-l'anneau d'appui est rapporté.
-l'anneau d'appui est rapporté par surmoulage, bi-injection, collage ou emboîtement élastique.
-l'anneau d'appui est en élastomère.
- la rondelle supérieure de butée est reliée à une extrémité supérieure du manchon par une virole de diamètre extérieur réduit de manière à délimiter la surface d'appui.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera à la figure 1 unique annexée qui est une vue en perspective d'une jambe de force comprenant un dispositif selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE LA FIGURE
Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes références. On adoptera une orientation axiale dirigée de bas en haut selon l'axe de l'amortisseur, comme indiqué par la flèche A de la figure 1, les termes « inférieur » et « supérieur » étant définis par rapport à cette orientation axiale. On adoptera aussi des orientations radiales dirigées orthogonalement à l'axe de l'amortisseur, depuis l'intérieur vers l'extérieur selon la proximité avec l'axe de l'amortisseur.
Un véhicule automobile comprend un ensemble de masses non suspendues (non représenté) relié à un ensemble de masses suspendues (non représenté). L'ensemble de masses non suspendues comporte une roue portée à rotation par un porte-fusée, un organe de freinage et un arbre de transmission d'entraînement de la roue. L'ensemble de masses suspendues comporte notamment un châssis.
La liaison entre l'ensemble de masses non suspendues et l'ensemble de masses suspendues est réalisé par une suspension (non représentée).
Une telle suspension comporte un bras inférieur de suspension, parfois appelé triangle. Ce bras est lié par une liaison rotule avec le porte-fusée et en liaison pivot avec le châssis du véhicule.
La suspension comporte aussi une jambe de force 1 dont un tronçon supérieur est représenté à la figure 1.
La jambe de force 1 remplit deux fonctions complémentaires. D'une part, elle permet de maintenir le bas de caisse de l'ensemble de masses suspendues à une distance déterminée au-dessus du sol, appelée hauteur de caisse ou encore garde au sol. Elle permet d'autre part de limiter l'amplitude des oscillations de l'ensemble de masses suspendues lorsque le véhicule roule et d'amortir ces mouvements d'oscillation afin de garantir un confort optimal pour les passagers du véhicule.
Comme représenté à la figure 1, la jambe de force 1 comprend un amortisseur 3 télescopique et un ressort 5 hélicoïdal coaxial externe.
L'amortisseur 3 comporte un corps 7 cylindrique d'axe principal B dont l'extrémité inférieure est fermée par un couvercle (non représenté).
L'amortisseur 3 comporte une tige 9 coaxiale à l'axe du corps 7 de l'amortisseur. La tige 9 est montée télescopique dans le corps 7 de l'amortisseur. Plus particulièrement, un tronçon d'extrémité inférieure de la tige 9 d'amortisseur est reçu coulissant axialement dans le corps 7 de l'amortisseur à travers son extrémité supérieure.
La tige 9 peut être protégée de la pollution extérieure par un soufflet 11 agencé autour du tronçon supérieur qui dépasse du corps 7. Ce soufflet 11 permet ainsi de garantir qu'aucune particule polluante ne viendra gripper le coulissement de la tige 9 dans le corps 7. Le soufflet 11 est agencé entre le ressort 5 hélicoïdal et la tige 9. L'extrémité supérieure du soufflet 11 est fixée sur une extrémité supérieure de la tige 9 et l'extrémité inférieure du soufflet 11 est fixée autour du corps 7 de l'amortisseur. Le soufflet 11 représente une enveloppe de protection délimitant 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 hélicoïdal est comprimé et il se détend lorsque la tige 9 coulisse vers le haut et que le ressort 5 se détend. La tige 9 d'amortisseur est susceptible de coulisser selon une course axiale maximale déterminée.
Les organes d'amortissement situés à l'intérieur du corps 7 de l'amortisseur sont bien connus et n'ont pas été représentés.
L'extrémité supérieure du corps 7 de l'amortisseur est fermée de manière étanche par un couvercle 13 supérieur annulaire dont un orifice central permet le passage de la tige 9 d'amortisseur.
Un tronçon d'extrémité supérieure libre de l'amortisseur 3, ici formé par l'extrémité supérieure de la tige 9 d'amortisseur, est fixé au châssis du véhicule. Un bloc 15 filtrant et une butée 17 de rebond sont fixés l'un au-dessus de l'autre autour du tronçon d'extrémité supérieur de la tige 9 d'amortisseur. Le tronçon d'extrémité supérieur de la tige 9 d'amortisseur est reçu dans un orifice du châssis de manière que le châssis soit fixé par serrage axial entre la butée 17 de rebond et le bloc 15 filtrant.
Un deuxième tronçon d'extrémité inférieure libre (non représentée) de l'amortisseur 3, ici formé par l'extrémité inférieure du corps 7 de l'amortisseur, est fixé au porte-fusée, par exemple par une liaison d'encastrement.
Le ressort 5 hélicoïdal est agencé en parallèle entre le châssis du véhicule et le porte-fusée. Il est agencé sur l'amortisseur 3 de manière à 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 à une position d'équilibre stable de l'ensemble de masses suspendues par rapport à l'ensemble de masses non suspendues lorsque le véhicule n'est soumis à aucun effort dynamique.
Lorsqu'un effort de compression est appliqué à la jambe de force 1, la tige 9 d'amortisseur coulisse axialement vers le porte-fusée par rapport au corps 7 de l'amortisseur.
Ce coulissement comprime axialement le ressort 5 hélicoïdal. En réaction, le ressort 5 hélicoïdal applique un effort élastique qui tend à rappeler l'amortisseur 3 vers sa position de repos.
La jambe de force 1 comprend une butée 19 élastique dite butée de choc. Cette butée 19 de choc est fixée autour d'un tronçon supérieur de la tige 9 d'amortisseur à proximité du bloc filtrant 15. La butée 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 subit un effort de compression axial très important.
Le ressort 5 hélicoïdal est agencé coaxialement au corps 7 de l'amortisseur. Le ressort 5 hélicoïdal est monté précontraint entre une face 21 fixe par rapport à la tige 9 d'amortisseur et une face 23 fixe par rapport au corps 7 de l'amortisseur.
Le ressort 5 hélicoïdal est plus particulièrement agencé axialement entre une coupelle 25 annulaire d'appui de l'extrémité axiale supérieure du ressort 5, dite coupelle 25 supérieure, qui est fixée à l'extrémité supérieure de la tige 9 d'amortisseur, et une coupelle 27 annulaire d'appui de l'extrémité axiale inférieure du ressort 5, dite coupelle 27 inférieure, qui est fixée au corps 7 de l'amortisseur. La face inférieure de la coupelle 25 supérieure forme ainsi la face 21 fixe par rapport à la tige 9 d'amortisseur, tandis que la face supérieure de la coupelle 27 inférieure forme la face 23 fixe par rapport au corps 7 de l'amortisseur.
Le ressort 5 hélicoïdal est ici agencé autour du corps 7 de l'amortisseur et autour de la tige 9 d'amortisseur. La coupelle 25 supérieure est plus particulièrement agencée juste audessous du bloc filtrant 15, tandis que la coupelle 27 inférieure est agencée sur le tronçon d'extrémité supérieure du corps 7 de l'amortisseur.
La coupelle 25 supérieure comprend à sa périphérie une zone annulaire d'appui de l'extrémité supérieure du ressort 5 hélicoïdal. Cette zone est délimitée par un épaulement 29 annulaire plan extérieur et une portée 31 annulaire cylindrique tournée radialement vers l'extérieure.
Le bord intérieur de la coupelle supérieure est fixé à la butée 19 de choc.
Lorsque la roue directrice pivote, le porte-fusée entraîne le corps 7 de l'amortisseur dans son pivotement, tandis que le ressort 5 hélicoïdal demeure fixe. Pour empêcher l'usure du ressort 5 hélicoïdal par frottement avec la coupelle 27 inférieure, cette coupelle 27 est montée rotative autour de l'axe B de l'amortisseur 3 par rapport au corps 7 de l'amortisseur.
L'axe de la coupelle 27 inférieure, c'est-à-dire l'axe d'appui du ressort 5 hélicoïdal sur la coupelle 27 inférieure, présente une inclinaison par rapport à l'axe de l'amortisseur. Cette inclinaison permet d'ajuster la direction de poussée du ressort 5 hélicoïdal.
La jambe de force 1 comprend aussi un manchon 33 d'enveloppe d'un tronçon supérieur du corps 7 de l'amortisseur muni d'une rondelle 35 supérieure de butée.
La rondelle 35 supérieure de butée est reliée à une extrémité supérieure du manchon 33 par une virole 37.
Le manchon 33 et la virole 37 présentent un diamètre intérieur identique sur toute leur hauteur et un diamètre extérieur étagé. La virole 37 présente notamment un diamètre extérieur réduit par rapport à celui du manchon 33. Cette différence de diamètre permet de former un épaulement 39 tourné axialement vers le haut servant de support à l'extrémité inférieure du soufflet 11 de protection. Le manchon 33 d'enveloppe comporte ainsi une surface 41 supérieure annulaire d'appui de l'extrémité inférieure du soufflet 11 de protection.
La coupelle 27 inférieure est reliée à une extrémité inférieure du manchon 33 d'enveloppe.
La rondelle 35 supérieure de butée est un disque agencé en butée axiale sur l'extrémité supérieure du corps 7 de l'amortisseur, notamment disposé sur le couvercle 13 supérieur annulaire fermant de manière étanche l'extrémité supérieure du corps 7 de l'amortisseur. La rondelle 35 supérieure de butée est notamment un disque percée de manière à être traversée par la tige 9 de l'amortisseur montée télescopique dans le corps 7 de l'amortisseur.
En variante non représentée de l'invention, la rondelle 35 supérieure de butée fait aussi fonction de couvercle étanche à l'extrémité supérieure du corps 7 de l'amortisseur. En ce cas, la rondelle repose directement sur l'extrémité supérieure du corps d'amortisseur.
La rondelle 35 supérieure de butée assure aussi une fonction de face d'arrêt de la butée 19 de choc qui est prévue pour amortir le choc du corps 7 de l'amortisseur avec le bloc filtrant lorsque la jambe de force 1 subit un effort de compression axial très important.
Selon l'invention, la coupelle 27 inférieure, le manchon 33 d'enveloppe et la rondelle 35 supérieure de butée sont réalisés en une seule pièce monobloc 42. Le manchon 33 est ainsi relié à la coupelle 27 inférieure par son extrémité inférieure et à la rondelle 35 supérieure de butée par l'intermédiaire de la virole 37 dans le prolongement de son extrémité supérieure.
On a ainsi une pièce monobloc 42 qui assure plusieurs fonctions dont le support de l'extrémité inférieure du ressort 5, le support de l'extrémité inférieure du soufflet 11 et l'appui de la butée 19 de choc.
Cette pièce monobloc 42 peut être facilement assemblée sur la jambe de force 1, en particulier en une seule étape. Il n'est plus nécessaire d'assembler chacun des éléments, de les aligner et/ou centrer les uns par rapports aux autres ou par rapport au corps 7 d'amortisseur, à la tige 9 et au ressort 5. La logistique est aussi simplifiée avec un seul fournisseur et une seule référence pour l'ensemble des trois éléments contre une référence pour chacune des pièces pour les systèmes multi-pièces connus.
De plus, on limite les risques de désassemblage, notamment lors d'un choc encaissé par l'amortisseur 3. En effet, la rondelle 35 supérieure de butée est solidaire du manchon 33 d'enveloppe et de la coupelle 27 inférieure, ce qui permet une bonne fixation sur le tronçon d'extrémité du corps 7 de l'amortisseur.
Par ailleurs, il est possible d'adapter la longueur du manchon 33 indépendamment de la longueur du corps 7 de l'amortisseur.
Cette pièce monobloc 42 est de préférence en plastique. Il peut s'agir notamment d'un thermoplastique, tel quel le polypropylène. Elle est réalisée, par exemple, par moulage.
Pour résister aux chocs encaissés par l'amortisseur 3, notamment à des chocs de l'ordre de 1000 kg, le plastique peut être renforcé, par exemple avec des fibres de verre. De préférence, le plastique comprend entre 20 et 60% en poids de fibres de verre, plus préférentiellement 50% en poids. Il peut ainsi s'agir par exemple de polypropylène renforcé, tel que le PP-GF-50.
Cette pièce monobloc 42 est facile à concevoir par exemple par moulage par injection. Il est, par exemple, possible d'obtenir la pièce à partir d'un seul outil d'injection au lieu de plusieurs. Ce qui entraîne également une facilité de conception et une réduction des coûts de production.
L'utilisation du plastique pour concevoir cette pièce monobloc 42 permet d'alléger l'ensemble. En effet, les systèmes connus sont généralement de masse importante du fait de leurs multiples pièces, notamment métalliques.
La coupelle 27 inférieure comporte en outre un anneau 43 d'appui présentant un logement 45 de réception de l'extrémité axiale inférieure du ressort 5. Il s'agit d'un anneau rapporté sur la coupelle 27. L'anneau 43 est ici réalisé en un matériau différent du matériau constituant la pièce monobloc 42.
Le logement 45 de réception est localisé sur la surface supérieure de l'anneau 43 d'appui. Le logement 45 de réception est sensiblement centré sur la surface supérieure de l'anneau 43 d'appui. Le logement 45 de réception est délimité par un bord 47 périphérique externe et par un bord 49 périphérique interne formant un sillon 51 dans lequel l'extrémité inférieure du ressort 5 hélicoïdal est insérée.
Pour obtenir une fixation durable et résistante de l'anneau 43 sur la coupelle 27, l'anneau 43 d'appui comprend ici des moyens d'ancrage. Dans l'exemple représenté ici, l'anneau 43 d'appui présente deux moyens 53a, 53b d'ancrage. Un premier moyen 53a d'ancrage s'étend de la surface inférieure de l'anneau 43 d'appui vers l'intérieur et un deuxième moyen 53b d'ancrage s'étend de la surface inférieure de l'anneau 43 d'appui vers l'extérieur.
Une première partie de l'anneau 43 d'appui, correspondant au logement 45 de réception du ressort 5, est en saillie sur la coupelle 27 inférieure 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 inférieure.
L'anneau 43 d'appui peut être rapporté, par exemple par surmoulage, bi-injection, collage ou encore emboîtement élastique.
De préférence, l'anneau 43 d'appui est intégré par surmoulage ou bi-injection. L'anneau 43 est ainsi fixé définitivement à la coupelle 27 concomitamment à la fabrication de la pièce monobloc 42. On évite ainsi, une étape supplémentaire d'assemblage de l'anneau 43 d'appui sur la coupelle 27 inférieure, impliquant une mise en position de l'anneau 43 dans la coupelle 27 inférieure ou sur le ressort 5 suivant le type d'assemblage. On limite aussi les risques de mauvais positionnements de l'anneau 43 d'appui sur la coupelle 27 inférieure.
De plus, l'anneau 43 d'appui est fixe par rapport à la coupelle 27 inférieure ce qui permet de réduire les risques de glissement ou de vrillage de l'anneau 43 lors des différents mouvements de l'amortisseur 3, en particulier de l'extrémité inférieure du ressort 5.
L'anneau 43 d'appui peut alors être dans une matière différente de celle constituant la pièce monobloc 42 composée de la coupelle 27 inférieure, du manchon 33 d'enveloppe et de la rondelle 35 supérieure de butée. Il peut s'agir par exemple d'un élastomère, tel que du caoutchouc.
L'élastomère permet ainsi un bon maintien de l'extrémité inférieure du ressort 5. Par rapport aux pièces classiquement en métal, on évite le problème de corrosion, 5 notamment au niveau de l'appui de l'extrémité inférieure du ressort 5 sur la coupelle 27 inférieure.
Dans une variante non représentée l'anneau 43 d'appui est dans une matière identique à la pièce monobloc 42 formée de la coupelle 27 inférieure, du manchon 33 d'enveloppe et de la rondelle 35 supérieure de butée.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Jambe de force (1) d'un véhicule automobile comportant :
    - un amortisseur (3) télescopique,
    - un ressort (5) hélicoïdal coaxial externe,
    - une coupelle (27) annulaire d'appui d'une extrémité axiale inférieure du ressort (5), dite coupelle (27) inférieure, fixée à un corps (7) de l'amortisseur,
    - un manchon (33) d'enveloppe d'un tronçon supérieur du corps (7) de l'amortisseur comportant une surface (41) supérieure annulaire d'appui d'une extrémité inférieure d'un soufflet (11) de protection,
    - une rondelle (35) supérieure de butée agencée à l'extrémité supérieure du corps (7) de l'amortisseur, caractérisée en ce que la coupelle (27) inférieure, le manchon (33) d'enveloppe et la rondelle (35) supérieure de butée sont réalisés en une seule pièce monobloc (42).
  2. 2. Jambe de force (1) selon la revendication précédente, dans laquelle la coupelle (27) inférieure, le manchon (33) d'enveloppe et la rondelle (35) supérieure de butée sont en plastique.
  3. 3. Jambe de force (1) selon la revendication précédente, dans laquelle la coupelle (27) inférieure comporte un anneau (43) d'appui présentant un logement (45) de réception de l'extrémité axiale inférieure du ressort (5).
  4. 4. Jambe de force (1) selon la revendication précédente, dans laquelle l'anneau (43) d'appui est rapporté.
  5. 5. Jambe de force (1) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans laquelle l'anneau (43) d'appui est rapporté par surmoulage, bi-injection, collage ou emboîtement élastique.
  6. 6. Jambe de force (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans laquelle l'anneau (43) d'appui est en élastomère.
  7. 7. Jambe de force (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la rondelle (35) supérieure de butée est reliée à une extrémité supérieure du manchon (33) par une virole (37) de diamètre extérieur réduit de manière à délimiter la surface (41) d'appui.
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