FR2953895A1

FR2953895A1 - Dispositif de butee de suspension.

Info

Publication number: FR2953895A1
Application number: FR0958854A
Authority: FR
Inventors: Richard Corbett; Samuel Viault
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2011-06-17
Anticipated expiration: 2029-12-10
Also published as: CN102666150A; US20120292841A1; US8939439B2; FR2953895B1; WO2011070117A1; CN102666150B

Abstract

Dispositif de butée de suspension comprenant un roulement 2 et un capot inférieur 4 présentant une surface d'appui apte à recevoir un ressort de suspension 5, le capot inférieur 4 comprenant une armature de renfort 8, laquelle armature présente une collerette d'appui 17 disposée axialement entre le roulement 2 et la surface d'appui du ressort 5, l'armature 8 comprenant en outre une prolongation radiale intérieure 19. L'armature comprend une partie axiale 20 s'étendant dans une direction opposée au roulement 2, en saillie axiale par rapport à la prolongation radiale intérieure 19 et en étant située radialement à l'extérieur de la prolongation radiale de façon à pouvoir recevoir un tampon amortisseur.

Description

B09-4941 FR - JT/PG FR09048-FR

Société de droit suédois dite : Aktiebolaget SKF Dispositif de butée de suspension. Invention de : CORBETT Richard VIAULT Samuel Dispositif de butée de suspension.

L'invention concerne le domaine des dispositifs de butée de suspension utilisés, en particulier, sur les véhicules automobiles dans les jambes de suspension télescopiques des roues directrices. La butée de suspension est généralement disposée dans la partie supérieure de la jambe de suspension, entre un ressort de suspension, et un bloc support solidaire de la caisse du véhicule. Le ressort de suspension est disposé autour de la tige d'un piston d'amortisseur dont l'extrémité, généralement l'extrémité de la tige du piston, est solidaire du bloc support. La butée de suspension permet ainsi de transmettre des efforts axiaux entre le ressort et la caisse du véhicule, tout en autorisant un mouvement angulaire relatif entre une coupelle d'appui du ressort, mobile en rotation, et le bloc support fixe et solidaire de la caisse du véhicule. Ce mouvement angulaire relatif peut découler d'un braquage de la roue directrice et/ou de la compression du ressort de suspension. Certaines butées de suspension sont équipées de tampons amortisseurs entourant la tige du vérin amortisseur et destinés à être comprimés entre le corps du vérin et la butée de suspension lors de débattements extrêmes de la suspension. Cela évite un talonnage de la tige amortisseur dans le vérin. Le document GB 2 347 906 décrit une butée de suspension comportant un capot inférieur en matière plastique, présentant une extension radiale s'étendant vers l'intérieur du ressort de suspension et servant d'appui au tampon amortisseur. Un tel capot inférieur manque de rigidité lors des chocs engendrés par les débattements extrêmes de la suspension. Le document FR 2 857 906 décrit une butée de suspension comprenant un roulement monté sur un capot inférieur. Le capot inférieur décrit comprend un corps en matière synthétique et un insert métallique de renfort recouvert par ledit capot. L'insert métallique confère au capot inférieur une bonne résistance mécanique aux efforts axiaux engendrés par la compression du tampon amortisseur. De plus, l'insert métallique est noyé dans le corps en matériau synthétique. Cela permet d'utiliser un insert en acier brut et évite d'avoir recours à des traitements anticorrosion de l'insert. En outre, le capot inférieur décrit comprend une nervure annulaire servant au centrage du ressort et séparant les surfaces d'appui du ressort et du tampon amortisseur. Lors des chocs engendrés par les débattements extrêmes de la suspension, le tampon amortisseur est comprimé axialement et s'étend radialement. On constate cependant que la nervure annulaire peut être endommagée par l'expansion radiale du tampon amortisseur.

Le document FR 2 899 154 décrit également une butée de suspension de véhicule équipée d'un tampon amortisseur. La butée comprend un capot inférieur disposé entre le ressort et le tampon amortisseur d'un côté et le palier de la butée de l'autre. Une coupelle métallique est interposée entre le capot inférieur et le tampon amortisseur. La coupelle métallique sert au confinement radial du tampon amortisseur. Cette coupelle est une pièce supplémentaire rendant plus complexe l'assemblage de la suspension. De plus, la coupelle métallique doit être traitée anticorrosion. En outre, la coupelle décrite présente un alésage de passage de la tige d'amortisseur. Enfin, lors des débattements extrêmes de la suspension, l'arête métallique de l'alésage de passage de ladite coupelle peut venir blesser le tampon amortisseur et réduire sa durée de vie. L'invention propose un dispositif de butée de suspension destiné à recevoir un tampon amortisseur ainsi qu'une jambe de suspension télescopique qui remédient aux inconvénients précités. Un but de l'invention est de proposer un dispositif de butée de suspension à résistance mécanique améliorée par rapport aux efforts engendrés axialement et radialement par le tampon amortisseur, et ceci sans rendre plus complexe l'assemblage de la butée de suspension.

Selon un mode de réalisation, le dispositif de butée de suspension comprend un capot inférieur présentant une surface d'appui apte à recevoir un ressort de suspension et un roulement en contact avec le capot inférieur. Le capot inférieur comprend une armature de renfort, laquelle armature présente une collerette d'appui s'étendant radialement par rapport à l'axe du roulement et disposée axialement entre le roulement et la surface d'appui du ressort pour renforcer la résistance mécanique du capot inférieur aux charges axiales provenant des efforts exercés par le ressort de suspension. L'armature comprend une prolongation radiale intérieure et une partie axiale s'étendant dans une direction opposée au roulement en saillie axiale par rapport à la prolongation radiale intérieure et en étant située radialement à l'extérieur de la prolongation radiale de façon à pouvoir recevoir un tampon amortisseur. La prolongation radiale intérieure et la partie axiale sont respectivement aptes à renforcer la résistance mécanique du capot inférieur aux efforts axiaux et radiaux provenant dudit tampon amortisseur. L'armature contribue à rigidifier mécaniquement le capot inférieur vis-à-vis des efforts axiaux exercés sur la prolongation radiale intérieure, notamment par le tampon amortisseur. La partie axiale de l'armature du capot inférieur améliore la résistance mécanique aux efforts engendrés radialement, notamment par le tampon amortisseur comprimé lors des débattements extrêmes de la suspension. La partie axiale faisant partie de l'armature du capot inférieur, il n'y a pas de pièce supplémentaire par rapport à la portion de l'armature rigidifiant axialement le capot inférieur. L'assemblage du capot inférieur ou de la suspension est donc particulièrement simple. De plus, la collerette d'appui évite l'éclatement radial du capot inférieur.

Selon un mode de réalisation, la collerette d'appui et la prolongation radiale intérieure sont sensiblement parallèles et raccordées entre elles par une portion de raccordement, la prolongation radiale étant décalée axialement par rapport à la collerette d'appui du côté opposé au roulement. Cela permet de renforcer la résistance axiale du capot inférieur. Avantageusement, la portion de raccordement est tronconique, ou partiellement torique avec un centre de courbure du tore situé du côté du ressort. Cela permet de mieux centrer le ressort de la suspension par rapport au roulement de la butée à roulement.

Avantageusement, la partie axiale fait saillie axialement de la portion de raccordement. Selon un mode de réalisation, la prolongation radiale intérieure est constituée par une pluralité de secteurs angulaires.

Avantageusement, la partie axiale est constituée par une pluralité d'ergots disposés angulairement en alternance avec les secteurs angulaires de la prolongation radiale. Avantageusement, l'armature est en tôle métallique emboutie, ce qui permet d'obtenir une armature à faible coût.

Avantageusement, la collerette d'appui présente une pluralité d'orifices traversants participant à la fixation de l'armature par rapport au capot inférieur. Selon un mode de réalisation, le capot inférieur comprend un corps en matériau synthétique surmoulé tout autour de l'armature. Cela permet d'éviter de traiter l'armature métallique du capot contre la corrosion. Le corps en matériau synthétique évite tout contact direct entre le tampon amortisseur et les arêtes de l'armature. Cela permet en outre d'avoir un capot sans arêtes vives extérieures en contact avec le tampon amortisseur, ce qui évite de réduire la durée du tampon amortisseur. Lorsque la collerette présente des orifices traversants, ceux-ci permettent de positionner l'armature dans le moule et de rigidifier le capot inférieur grâce aux ponts de matériau traversant lesdits orifices. Avantageusement, le corps présente une portion annulaire continue enrobant la partie axiale de l'armature. Lors de l'écrasement du tampon amortisseur, la portion annulaire, renforcée par la partie axiale de l'armature, confine radialement le tampon amortisseur, ce qui permet d'augmenter la raideur axiale du tampon amortisseur après le début de l'écrasement.

Avantageusement, le corps du capot inférieur comprend un bourrelet de rétention faisant saillie depuis la portion annulaire selon une direction radiale intérieure. Le bourrelet est situé à distance axiale de la prolongation intérieure, assurant ainsi la retenue axiale du tampon amortisseur. Un soufflet de protection du vérin amortisseur peut être fixé au tampon amortisseur par l'intermédiaire de ce bourrelet, ce qui simplifie le dispositif de butée de suspension. Selon un autre aspect, l'invention porte également sur une jambe de suspension télescopique comprenant un dispositif de butée de suspension tel que décrit ci-dessus, un vérin de suspension et un ressort de suspension coaxiaux au roulement et comprenant en outre un tampon amortisseur dont une extrémité peut venir en appui contre le capot inférieur dans la zone de la prolongation radiale intérieure de l'armature, en étant entourée par la partie axiale de l'armature.

La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif de butée de suspension selon l'invention, la coupe étant faite selon I-I de la figure 2 ; - la figure 2 est une première vue en perspective de l'armature métallique prévue dans le capot inférieur du dispositif de la figure 1 ; et - la figure 3 est une autre vue en perspective de la même armature métallique. Le dispositif de butée de suspension référencé 1 dans son ensemble sur la figure 1, comprend un palier à roulement 2 monté entre un capot supérieur 3 présentant des nervures de renfort 3a sur son alésage et un capot inférieur 4 présentant des nervures de renfort 25 4a de section sensiblement triangulaire au voisinage de son alésage. Le dispositif 1 est intégré dans une jambe de suspension télescopique comprenant un ressort de suspension 5 dont la spire supérieure vient en appui sur le capot inférieur 4, et un vérin de suspension comprenant une tige 6 d'axe 6a supposé vertical. Un tampon amortisseur 7 en un 30 matériau souple tel qu'un caoutchouc ou analogue, est monté à la partie supérieure de la tige 6 à l'intérieur des spires du ressort 5 et vient coopérer avec le capot inférieur 4, comme on le précisera par la suite. Le dispositif de butée de suspension 1 est relié par 20 l'intermédiaire du capot supérieur 3 à la caisse du véhicule non représentée sur la figure. Le capot inférieur 4, d'axe 6a, comprend un corps en matériau synthétique surmoulé autour d'une armature de renfort 8 dont la structure est visible plus particulièrement sur les figures 2 et 3 et qui est, dans l'exemple illustré, réalisée en tôle métallique emboutie. Le palier à roulement 2, d'axe 6a, est dans l'exemple illustré un roulement à billes. I1 comprend une bague supérieure 9 en tôle emboutie, une bague inférieure 10 également en tôle emboutie et une rangée de billes 11. Les éléments roulants constitués par les billes 11 sont disposés entre des pistes de roulement formées par les bagues supérieure 9 et inférieure 10, qui peuvent être obtenues à partir d'un même flanc de tôle par découpe et emboutissage grâce au fait que le diamètre extérieur de la bague supérieure 9 est sensiblement égal au diamètre intérieur de la bague inférieure 10. La bague supérieure 9 est en contact par une surface toroïdale avec le capot supérieur 3 avec lequel la bague supérieure 9 est en concordance de forme. La bague inférieure 10 présente également une portion toroïdale dont la surface supérieure forme la piste de roulement pour les billes 11 et qui vient en contact extérieurement avec une surface toroïdale correspondante d'un rebord annulaire 12 du capot inférieur 4. Le capot supérieur 3, d'axe 6, présente une jupe axiale extérieure 13 et une jupe axiale intérieure 14. Le palier à roulement 2 est entièrement logé entre les deux jupes 13 et 14. La jupe extérieure 13 laisse subsister un espace libre entre elle et le rebord annulaire 12 du capot inférieur, formant ainsi un joint d'étanchéité de type labyrinthe pour le palier à roulement 2. Du côté intérieur, la jupe axiale 14 présente une pluralité de crochets 15 dirigés radialement vers l'extérieur qui peuvent venir coopérer avec des crochets correspondants 16 dirigés radialement vers l'intérieur et faisant partie du capot inférieur 4. De cette manière, le capot inférieur 4, le capot supérieur 3 et le palier 2 peuvent former un ensemble unitaire facilitant le stockage et la manutention du dispositif de butée de suspension 1 avant son montage. En fonctionnement, un espace libre est conservé entre les crochets respectifs 15 et 16, formant ainsi un joint labyrinthe pour l'étanchéité du palier 2. L'armature de renfort 8, visible sur les figures 1 à 3, est entièrement noyée à l'intérieur du capot inférieur 4 et présente une collerette d'appui 17 extérieure annulaire s'étendant radialement par rapport à l'axe 6a du palier à roulement 2 qui est également l'axe de l'armature de renfort 8. Comme on peut le voir sur la figure 1, la collerette d'appui 17 se trouve disposée axialement entre le palier à roulement 2 et la spire supérieure du ressort 5 qui vient prendre appui sur le capot inférieur 4 par une surface toroïdale 18 dudit capot 4. La collerette d'appui 17 permet de renforcer la résistance mécanique du capot inférieur 4 aux charges axiales provenant des efforts exercés par le ressort 5 de suspension. L'armature de renfort 8 comprend également une prolongation radiale 19 intérieure qui est constituée, comme on peut le voir notamment sur la figure 2, par trois secteurs angulaires 19a, 19b et 19c répartis de manière régulière, laissant subsister en leur centre un passage circulaire 26. La prolongation radiale 19 intérieure est décalée radialement vers l'intérieur et axialement vers le bas par rapport à la collerette d'appui 17 extérieure. Les secteurs angulaires 19a à 19c sont identiques entre eux et s'étendent ici dans le sens circonférentiel sur un secteur angulaire d'environ 100°. Les secteurs angulaires 19a à 19c s'étendent radialement vers l'intérieur. L'armature de renfort 8 comprend encore une partie axiale 20 constituée par trois ergots 20a, 20b et 20c, disposés angulairement en alternance avec les secteurs angulaires 19a, 19b, 19c et s'étendant axialement du côté opposé à la collerette d'appui 17 et au palier à roulement 2, i.e. axialement vers le bas. La partie axiale 20 est décalée radialement vers l'extérieur par rapport à la prolongation radiale 19 intérieure et radialement vers l'intérieur par rapport à la collerette d'appui 17 extérieure. Dans l'exemple illustré, l'armature de renfort 8 est obtenue à moindre coût à partir d'un flanc de tôle métallique d'épaisseur mince par emboutissage, les ergots 20a, 20b, 20c étant obtenus par découpe de la prolongation radiale 19 intérieure et repli des découpes ainsi obtenues jusqu'à la position axiale visible sur les figures. I1 en résulte que les ergots 20a, 20b, 20c présentent une forme trapézoïdale, comme on peut le voir sur les figures 2 et 3. On comprendra bien entendu que le nombre de ces ergots peut être modifié au même titre que le nombre des secteurs 19a, 19b, 19c qui constituent la prolongation radiale 19. I1 est par exemple possible de prévoir pour la prolongation radiale 19 intérieure deux ou quatre secteurs, et pour la partie axiale 20 deux ou quatre ergots.

Alternativement, l'armature de renfort 8 pourrait également être obtenue par usinage. Dans ce cas, il est possible de prévoir pour la prolongation radiale 19 intérieure et pour la partie axiale 20 une forme générale annulaire. La collerette d'appui 17 extérieure et la prolongation radiale 19 intérieure de l'armature de renfort 8 sont sensiblement parallèles, et sont raccordées entre elles par une portion de raccordement 21 annulaire. La partie axiale 20 prolonge axialement vers le bas l'extrémité inférieure de la portion de raccordement 21, la prolongation radiale 19 intérieure prolongeant radialement vers l'intérieur ladite extrémité. Dans l'exemple illustré, la portion de raccordement 21 est de forme torique, le centre de courbure du tore étant situé vers l'extérieur, c'est-à-dire du côté du ressort 5. En variante, la portion de raccordement 21 pourrait être tronconique. Des orifices traversants 22, ici au nombre de trois, sont prévus dans la collerette d'appui 17 en étant également répartis sur la circonférence à 120° les uns des autres. Dans l'exemple illustré, chacun des orifices 22 est pratiqué dans une partie de la collerette d'appui 17 qui est radialement dans la continuité de l'un des secteurs 19a, 19b ou 19c. Ces orifices 22 permettent d'améliorer l'accrochage de la matière synthétique constituant le corps du capot inférieur 4, matière synthétique qui est surmoulée sur l'armature de renfort 8. En effet, lors de l'opération de surmoulage, la matière synthétique qui vient entourer la totalité de l'armature de renfort 8 pénètre à l'intérieur des orifices traversants 22, comme on peut le voir sur la figure 1. L'armature de renfort 8 est ainsi entièrement noyée à l'intérieur du matériau synthétique constituant le corps du capot inférieur 4. Alternativement, il pourrait être possible de prévoir que l'armature de renfort 8 soit partiellement noyée à l'intérieur de la matière synthétique constituant le corps du capot inférieur 4. Grâce à la forme particulière de l'armature de renfort 8, les charges axiales provenant des efforts du ressort de suspension 5 sont reprises par la collerette d'appui 17 tandis que les charges radiales provenant du ressort 5 sont reprises par la portion de raccordement 21.

Le corps du capot inférieur 4 présente, à son extrémité inférieure, une portion annulaire continue 23 s'étendant axialement vers le bas et à l'intérieur de laquelle sont noyés les ergots 20a, 20b, 20c qui forment la partie axiale 20 de l'armature de renfort 8. Cette portion annulaire 23 fait suite axialement à une portion radiale 23a à l'intérieur de laquelle sont noyés les secteurs 19a, 19b et 19c et qui présente un alésage de passage 23b pour la tige 6. La portion annulaire 23 comporte dans sa partie inférieure un bourrelet de rétention 24 qui fait saillie radialement vers l'intérieur et qui est axialement distant de la prolongation intérieure 19 de l'armature de renfort 8. Ce bourrelet de rétention 24 peut coopérer avec une nervure circulaire 25 en saillie, prévue sur le tampon amortisseur 7. La coopération de cette nervure 25 avec le bourrelet de rétention 24 permet d'assurer le maintien axial du tampon amortisseur 7 par rapport au dispositif de butée de suspension 1. L'extrémité supérieure du tampon amortisseur 7 est logée dans la portion annulaire 23 du capot inférieur 4, un espace axial subsistant entre cette extrémité supérieure et la portion radiale 23a. La prolongation radiale intérieure 19, constituée par les différents secteurs 19a, 19b, 19c permet de reprendre les efforts axiaux qui peuvent être exercés par le tampon amortisseur 7 sur la portion radiale 23a du capot inférieur 4 lors de chocs de compression engendrés par des débattements extrêmes de la suspension. En effet, lors de tels débattements, le tampon amortisseur 7 est comprimé axialement contre la portion radiale 23a du capot inférieur 4, ce qui provoque également son écrasement ou expansion radiale vers l'extérieur en direction de la portion annulaire continue 23. La partie axiale 20 de l'armature de renfort 8 constituée par les trois ergots 20a, 20b, 20c permet quant à elle de reprendre les efforts radiaux générés par l'écrasement du tampon amortisseur 7. En outre, lors de cet écrasement, la portion annulaire continue 23 renforcée par la partie axiale 20 de l'armature de renfort 8 confine radialement le tampon amortisseur 7, ce qui permet d'augmenter la raideur axiale dudit tampon après le début de son écrasement. Grâce à la structure de l'armature de renfort 8, on obtient ainsi une reprise de l'ensemble des efforts axiaux et radiaux qui sont exercés sur le dispositif de butée de suspension, à la fois par le ressort de suspension 5 et par le tampon amortisseur 7, notamment lors des chocs de compression s'exerçant sur la suspension. De plus, la réalisation du capot inférieur par surmoulage autour d'une armature de renfort métallique permet d'éviter tout risque de détérioration du tampon amortisseur lors des débattements extrêmes de la suspension, puisque le tampon amortisseur vient en contact dans ce cas avec le matériau synthétique du capot inférieur 4 et non plus avec le matériau rigide de l'armature de renfort.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de butée de suspension comprenant un capot inférieur (4) présentant une surface d'appui apte à recevoir un ressort de suspension (5) et un roulement (2) en contact avec le capot inférieur, le capot inférieur (4) comprenant une armature de renfort (8) pourvue d'une collerette d'appui (17) s'étendant radialement par rapport à l'axe du roulement et disposée axialement entre le roulement (2) et la surface d'appui du ressort (5) pour renforcer la résistance mécanique du capot inférieur aux charges axiales provenant des efforts exercés par le ressort de suspension, et d'une prolongation radiale intérieure (19), caractérisé par le fait que l'armature (8) comprend une partie axiale (20) s'étendant dans une direction opposée au roulement en saillie axiale par rapport à la prolongation radiale intérieure (19) en étant située radialement à l'extérieur de la prolongation radiale de façon à pouvoir recevoir un tampon amortisseur, la prolongation radiale intérieure (19) et la partie axiale (20) étant respectivement aptes à renforcer la résistance mécanique du capot inférieur aux efforts axiaux et radiaux provenant dudit tampon amortisseur.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la collerette d'appui (17) et la prolongation radiale intérieure (19) sont sensiblement parallèles et raccordées entre elles par une portion de raccordement (21), la prolongation radiale (19) étant décalée axialement par rapport à la collerette d'appui (17) du côté opposé au roulement (2).
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la portion de raccordement (21) est tronconique, ou partiellement torique avec un centre de courbure du tore situé du côté du ressort (5).
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la partie axiale (20) fait saillie axialement de la portion de raccordement (21).
5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel la prolongation radiale intérieure (19) est constituée par une pluralité de secteurs angulaires (19a, 19b, 19c).
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la partie axiale (20) est constituée par une pluralité d'ergots (20a, 20b, 20c) disposés angulairement en alternance avec les secteurs angulaires (19a, 19b, 19c) de la prolongation radiale (19).
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'armature (8) est en tôle métallique emboutie.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la collerette d'appui (17) présente une pluralité d'orifices traversants (22).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capot inférieur (4) comprend un corps en matériau synthétique surmoulé tout autour de l'armature (8).
10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le corps présente une portion annulaire continue (23) enrobant la partie axiale (20) de l'armature (8).
11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le corps présente un bourrelet de rétention (24) faisant saillie de la portion annulaire (23) selon une direction radiale intérieure, ledit bourrelet étant situé à distance axiale de la prolongation intérieure (19) de l'armature.
12. Jambe de suspension télescopique comprenant un dispositif de butée de suspension selon l'une des revendications précédentes, un vérin de suspension et un ressort de suspension (5) coaxiaux au roulement et comprenant en outre un tampon amortisseur (7) dont une extrémité peut venir en appui contre le capot inférieur (4) dans la zone de la prolongation radiale intérieure (19) de l'armature (8) en étant entouré par la partie axiale (20) de l'armature (8).