FR2946570A1 - Dispositif de butee de suspension et jambe de force - Google Patents

Abstract

Le dispositif de butée de suspension comprend un palier à roulement 22 formant butée axiale et pourvu d'une bague supérieure 26, d'une bague inférieure 28 et d'au moins une rangée d'éléments roulants 30 disposés entre les bagues, un capot de support 20 en contact avec la bague inférieure et un capot d'appui 18 en contact avec la bague supérieure. Le dispositif comprend en outre un palier à glissement 24 formant butée radiale disposé radialement entre le capot de support 20 et le capot d'appui 18.

Description

B09-1611FR - JT/PG FR09034-FR

Société de droit suédois dite : Aktiebolaget SKF Dispositif de butée de suspension et jambe de force. Invention de : Richard Corbett Jérome Dubus Christophe Houdayer Bruno Montboeuf Samuel Viault Désiré Vidot

Dispositif de butée de suspension et jambe de force. La présente invention concerne le domaine des dispositifs de butée de suspension utilisés en particulier sur les véhicules automobiles dans les jambes de suspension des roues directrices. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de butée de suspension comprenant un roulement formant butée axiale et pourvu d'une bague supérieure et d'une bague inférieure entre lesquelles est disposée au moins une rangée d'éléments roulants, par exemple des billes ou des rouleaux. Les bagues supérieure et inférieure sont généralement montées en contact avec des pièces d'appui ou de support inférieur et supérieur, telles que des coupelles ou capots. Les capots supérieur et inférieur forment un logement pour les bagues du roulement et permettent d'assurer l'interface entre lesdites bagues et les éléments avoisinants. Le dispositif de butée de suspension est disposé dans la partie supérieure de la jambe de suspension, entre la caisse du véhicule et un ressort de suspension. Le ressort est installé autour d'une tige de piston amortisseur dont l'extrémité est liée à la caisse du véhicule par l'intermédiaire d'un bloc élastique filtrant les vibrations. Le ressort de suspension vient axialement en appui, directement ou indirectement, sur le capot inférieur. Le capot inférieur est quant à lui fixe par rapport à la caisse du véhicule. Pour plus de détails, on pourra par exemple se référer à la demande de brevet FR-Al-2 901 737.

Un tel dispositif de butée de suspension autorise un mouvement de rotation entre le capot inférieur et le bloc élastique filtrant découlant d'un braquage des roues directrices du véhicule et/ou de la compression du ressort de suspension, tout en transmettant les efforts axiaux entre le ressort et la caisse du véhicule.

Toutefois, l'axe d'allongement du ressort de suspension est généralement incliné par rapport à l'axe du roulement du dispositif de butée.

Dès lors, des efforts radiaux sont également exercés par le ressort de suspension sur le capot inférieur. Ceci peut engendrer la déformation dudit capot et une augmentation du couple à exercer par le conducteur du véhicule pour obtenir le braquage des roues directrices.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un dispositif de butée de suspension robuste, apte à supporter les efforts axiaux et radiaux exercés par le ressort de suspension, de conception simple et économique.

Dans un mode de réalisation, le dispositif de suspension comprend un palier à roulement formant butée axiale et pourvu d'une bague inférieure, d'une bague supérieure, et d'au moins une rangée d'éléments roulants disposés entre les bagues, un capot de support en contact avec la bague inférieure et un capot d'appui en contact avec la bague supérieure. Le dispositif comprend en outre un palier à glissement formant butée radiale disposé radialement entre le capot de support et le capot d'appui. On limite ainsi le couple de frottement entre le capot de support et le capot d'appui, ce qui permet de maintenir sensiblement constant le couple à exercer par le conducteur du véhicule lors d'un braquage des roues directrices, et ce, même lorsque des efforts radiaux sont exercés par le ressort de suspension sur le capot de support. Le palier à glissement peut être disposé axialement sensiblement au niveau du palier à roulement.

Dans un mode de réalisation, le palier à glissement est disposé entre une surface extérieure du capot de support et une jupe du capot d'appui. Le palier à glissement peut être en contact de glissement entre la surface extérieure et la jupe. De préférence, le palier à glissement est constitué d'un corps annulaire. Le palier à glissement peut comporter des rainures axiales aptes à être emplies de lubrifiant. Ce palier peut être réalisé en matière thermoplastique. Avantageusement, le capot de support comporte une surface d'appui pour un ressort de suspension. La surface d'appui peut s'étendre radialement. Alternativement, la surface peut être inclinée par rapport à une surface supérieure de montage du capot d'appui qui est destinée à venir en appui contre un élément extérieur. Un axe orthogonal à la surface d'appui est incliné par rapport à l'axe des paliers à glissement et à roulement qui est confondu avec l'axe du dispositif. Le capot de support comporte une surface d'appui supérieure pour la bague inférieure. La surface d'appui peut être inclinée par rapport à une surface supérieure de montage du capot d'appui. Un axe orthogonal à la surface d'appui est incliné par rapport à l'axe du palier à roulement qui est confondu avec l'axe du dispositif. En variante, cette surface peut s'étendre radialement. L'invention concerne également une jambe de force comprenant un amortisseur et un dispositif de butée de suspension tel que défini précédemment. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif de butée de suspension selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un palier à glissement du dispositif de la figure 1 ; et - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe axiale de dispositifs de butée de suspension selon des second et troisième modes de réalisation de l'invention. Sur la figure 1 on a représenté un dispositif de butée de suspension, désigné par la référence numérique générale 10, prévu pour être monté entre un siège d'appui (non représenté) venant en contact contre un élément du châssis d'un véhicule automobile et un ressort 12 de suspension de type hélicoïdal. Le dispositif 10 est disposé autour d'une tige d'amortisseur 14, d'axe 16 sensiblement vertical, ladite tige étant allongée axialement en forme de cylindre de révolution. Le ressort 12 de suspension est monté autour de la tige d'amortisseur 14. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, le dispositif 10 est notamment prévu pour résister aux efforts axiaux et radiaux exercés par le ressort 12 de suspension. Le dispositif 10, d'axe 16, comprend un capot d'appui 18 supérieur, un capot de support 20 inférieur formant moyen d'appui pour le ressort 12, et des paliers à roulement 22 et à glissement 24 disposés entre lesdits capots.

Le palier à roulement 22, d'axe 16, est disposé globalement axialement entre le capot d'appui 18 et le capot de support 20 et forme une butée axiale. Ledit palier comporte une bague supérieure 26 et une bague inférieure 28 entre lesquelles est logée une rangée d'éléments roulants 30, ici réalisés sous forme de billes. Une cage pourrait également être prévue pour le maintien d'un espacement circonférentiel régulier entre les éléments roulants 30. Les éléments roulants 30 sont disposés entre des pistes de roulement formées par les bagues supérieure 26 et inférieure 28. Avantageusement, lesdites bagues sont obtenues à partir d'un même flanc de tôle par découpe et emboutissage, grâce au fait que le diamètre extérieur de la bague supérieure 26 est sensiblement égal au diamètre intérieur de la bague inférieure 28. La bague supérieure 26 comprend une portion toroïdale 26a présentant en section droite un profil interne concave en quart de cercle et apte à former un chemin de roulement torique pour les éléments roulants 30, ladite portion toroïdale 26a étant prolongée vers l'intérieur par une portion radiale s'étendant à partir d'un bord inférieur de la portion toroïdale 26a. La bague inférieure 28 comprend également une portion toroïdale 28a présentant en section droite un profil interne concave en quart de cercle et apte à former un chemin de roulement torique pour les éléments roulants 30, ladite portion toroïdale 28a étant prolongée vers l'extérieur par une portion radiale s'étendant à partir d'un bord supérieur de la portion toroïdale 28a.

Le capot d'appui 18 supérieur, d'axe 16, consiste avantageusement en une pièce monobloc réalisée par moulage d'une matière thermoplastique, par exemple un polyamide PA 6.6 renforcé ou non de fibres de verre. Le capot d'appui 18 comporte une partie supérieure massive 32 annulaire pourvue d'une surface supérieure 32a radiale destinée à venir en contact avec le siège d'appui, d'une surface inférieure 32b annulaire de forme sensiblement radiale mais pourvue sur son extrémité intérieure d'une zone toroïdale 32c en concordance de forme avec la portion toroïdale 26a de la bague supérieure 26, d'un alésage 32d axial et d'une surface extérieure 32e axiale. La surface supérieure 32a sert de surface de référence pour le montage du capot d'appui 18 contre le siège d'appui du châssis du véhicule automobile. L'axe 16 est orthogonal à la surface supérieure 32a. Le capot d'appui 18 comporte également une jupe axiale 34 annulaire externe de faible épaisseur située dans le prolongement de la surface extérieure 32e de la partie massive 32 et s'étendant axialement vers le bas. La jupe axiale 34 entoure radialement en partie le capot de support 20. Le capot de support 20, d'axe 16, peut également consister en une pièce monobloc réalisée par moulage d'une matière thermoplastique, par exemple un polyamide PA 6.6 renforcé ou non de fibres de verre. Le capot de support 20 comporte une portion radiale 36 massive annulaire de diamètre extérieur inférieur à celui de la jupe 34 du capot d'appui 18. La portion radiale 36 comprend une surface supérieure 36a en regard et à distance de la surface inférieure 32b du capot d'appui et prolongée axialement vers le bas à partir d'un bord de petit diamètre par une surface toroïdale 36b en concordance de forme avec la portion toroïdale 28a de la bague inférieure 28. La surface toroïdale 36b est prolongée vers l'intérieur par une surface 36c étagée s'étendant radialement. La portion radiale 36 comporte également une surface extérieure 36d axiale de diamètre réduit par rapport au diamètre interne de la jupe 34 du capot d'appui 18 afin de laisser subsister un espace radial annulaire entre la surface extérieure 36d et l'alésage de la jupe 34.

La portion radiale 36 du capot de support 20 est prolongée, à partir d'un bord interne de petit diamètre, par une portion axiale 38 annulaire s'étendant axialement vers le bas. La portion axiale 38 comporte un alésage 38a axial de même diamètre que l'alésage 32c du capot d'appui 18. L'extrémité supérieure de l'alésage 38a se raccorde au bord de petit diamètre de la surface 36c étagée. La portion radiale 36 ménage une surface d'appui 40 pour la spire d'extrémité supérieure du ressort 12 de suspension sous la forme d'une surface radiale inférieure qui se prolonge vers l'intérieur par une portion toroïdale en quart de cercle puis par une surface axiale 42 assurant le centrage dudit ressort 12. La surface axiale 42 est formée par la surface extérieure de la portion axiale 38. Le palier à glissement 24, d'axe 16, est disposé radialement entre le capot de support 20 et le capot d'appui 18. Plus précisément, ledit palier est disposé radialement entre la surface extérieure 36d du capot de support et l'alésage de la jupe 34 du capot d'appui en venant en contact radial contre ces deux éléments. Le palier à glissement 24 est monté à l'intérieur d'une gorge ou rainure 44 annulaire ménagée sur la surface extérieure 36d du capot de support. La rainure 44 comporte une dimension axiale inférieure à la dimension axiale de la surface extérieure 36d de manière à être délimitée axialement par deux bords radiaux opposés. Le palier à glissement 24 vient en appui contre ces bords radiaux et est ainsi retenu axialement à l'intérieur de la rainure 44 sans qu'il soit nécessaire de prévoir à cet égard des moyens additionnels. Comme illustré plus visiblement à la figure 2, le palier à glissement 24 comporte une bague intermédiaire de glissement ou corps 50, de forme générale annulaire, venant se loger dans la rainure 44 et comprenant respectivement, sur ses surfaces intérieure et extérieure, une pluralité de rainures 52 et 54 axiales. Les rainures 52 et 54 axiales sont ménagées sur les surfaces intérieure et extérieure du corps 50 en étant espacées les unes par rapport aux autres de manière régulière dans le sens circonférentiel. Chaque rainure 54 extérieure est alignée avec une rainure 52 intérieure en considérant le sens circonférentiel. Dans l'exemple de réalisation illustré, les rainures 52, 54 sont chacune au nombre de vingt quatre. Bien entendu, il est possible d'en prévoir un autre nombre et de disposer différemment les rainures 52 relativement aux rainures 54. Alternativement, il pourrait être également possible de prévoir des rainures uniquement sur la surface extérieure ou sur la surface intérieure du corps 50. En variante, le corps 50 pourrait également être réalisé sous la forme d'un anneau ouvert en un point de sa circonférence pour faciliter son montage à l'intérieur de la rainure 44 du corps de support 20. Les rainures 52, 54 s'étendent axialement à partir d'une surface radiale supérieure du corps 50 jusqu'au voisinage d'une surface radiale inférieure opposée dudit corps. Les rainures 52, 54 sont avantageusement emplies de lubrifiant, tel que de la graisse. Le fait de prévoir des rainures 52, 54 non débouchantes à l'extrémité inférieure du corps 50 permet de favoriser la retenue du lubrifiant sur le corps 50 et de limiter ainsi le frottement entre le palier 24 et les capots d'appui 18 et de support 20. Dans un mode de réalisation, il pourrait également être possible de prévoir, sur la surface extérieure 36d du capot de support 20 et la jupe 34 du capot d'appui 18 au niveau de la zone de contact avec le corps 50, des évidements ou rainures semblables aux rainures 52, 54. De telles rainures pourraient également permettre à stocker et distribuer progressivement du lubrifiant dans la zone de glissement afin de réduire les frottements. La surface intérieure du corps 50 est en contact contre le fond de la rainure 44 ménagée sur la surface extérieure 36d du capot de support 20, la surface extérieure dudit corps venant en appui contre l'alésage de la jupe 34 du capot d'appui 18. Un contact glissant est prévu d'une part entre la surface intérieure du palier à glissement 24 et le capot de support 20, et d'autre part entre la surface extérieure dudit palier et le capot d'appui 18. Le palier à glissement 24 peut avantageusement être réalisé par moulage d'une matière thermoplastique rigide, par exemple un polyamide (PA), un polyester tel que du polybutylène téraphtalate (PBT) ou encore un polyoléfine tel que le polyéthylène (PE) ou le polypropylène (PP). La disposition du palier à glissement 24 radialement entre les capots d'appui 18 et de support 20 permet de supporter les efforts radiaux exercés par le ressort 12 de suspension sans accroître sensiblement le couple de frottement entre lesdits capots afin de maintenir sensiblement constant le couple à exercer pour le conducteur pour permettre le braquage des roues directrices du véhicule automobile. Par ailleurs, la disposition du palier à glissement 24 entre la surface extérieure 36d du capot de support 20 et la jupe 34 du capot d'appui 18 permet de limiter l'intrusion d'agents polluants extérieurs au niveau de cette zone pouvant ensuite se diriger vers le palier à roulement 22. En d'autres termes, le palier à glissement 24 forme également un moyen d'étanchéité pour le palier à roulement 22. Les fonctions d'étanchéité ou de protection du palier à roulement 22 et de reprise des efforts radiaux exercés par le ressort 12 de suspension sont donc réalisées par un unique organe.

La variante de réalisation illustrée à la figure 3 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références diffère uniquement en ce que la surface d'appui 40 du capot de support 20 pour la spire d'extrémité supérieure du ressort 12 de suspension est inclinée par rapport à la surface supérieure 32a radiale du capot d'appui 18. Un axe orthogonal à la surface d'appui 40 est sécant et incliné par rapport à l'axe 16 des paliers 22, 24. L'angle formé par ces deux axes peut par exemple être de l'ordre de 10 à 30°. L'inclinaison de la surface d'appui 40 relativement à la surface supérieure 32a permet de réduire les efforts radiaux pouvant être exercés par le ressort 12 de suspension tout en conservant une bonne répartition des efforts axiaux exercés par ledit ressort au niveau du palier à roulement 22. Le mode de réalisation illustré à la figure 4 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références diffère principalement de la variante de réalisation précédemment décrite en ce que les surfaces 36a et 36c du capot de support 20 sont inclinées par rapport à la surface supérieure 32a radiale du capot d'appui 18 de manière qu'un axe 60 du palier à roulement 22 soit incliné par rapport à l'axe 16 du palier à glissement 24. L'angle formé par ces deux axes peut par exemple être de l'ordre de 10 à 30°. La surface inférieure 32b du capot d'appui 18 est également inclinée par rapport à la surface supérieure 32a de manière à être en regard de la surface 36a du capot de support 20 avec un espacement constant. Dans ce mode de réalisation, le palier à glissement 24 est disposé radialement contre la surface extérieure 36d du capot de support 20 et vient en appui axialement contre un épaulement 62 radial ménagé sur ladite surface extérieure. La prévision sur le capot de support 20 d'une surface d'appui supérieure pour le palier à roulement 22 inclinée par rapport à la surface supérieure 32a du capot d'appui 18 combinée à l'inclinaison de la surface d'appui 40 pour le ressort 12 de suspension permet de réduire les efforts radiaux exercés par ledit ressort. Les inclinaisons de ces surfaces par rapport à la surface d'appui 40 sont égales. Dans l'ensemble des modes de réalisation précédemment décrits, il pourrait être possible, sans sortir du cadre de l'invention, de prévoir une armature de rigidification présentant en section droite une forme générale en L et s'interposant entre le ressort 12 de suspension et le capot 20 de support de manière à accroître la résistance dudit capot aux efforts exercés par ledit ressort. Alternativement, il pourrait être possible de noyer cette armature à l'intérieur du capot 20. I1 pourrait également être possible d'intégrer d'autres fonctions au capot 20 de support par exemple en prévoyant au niveau de l'extrémité inférieure de l'alésage 38a une saillie ou nervure radiale dirigée vers l'intérieur permettant de former un moyen de retenue axiale d'un tampon amortisseur disposé autour de la tige d'amortisseur 14.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de butée de suspension comprenant un palier à roulement (22) formant butée axiale et pourvu d'une bague supérieure (26), d'une bague inférieure (28) et d'au moins une rangée d'éléments roulants (30) disposés entre les bagues, un capot de support (20) en contact avec la bague inférieure et un capot d'appui (18) en contact avec la bague supérieure, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un palier à glissement (24) formant butée radiale disposé radialement entre le capot de support (20) et le capot d'appui (18).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le palier à glissement (24) est disposé axialement sensiblement au niveau du palier à roulement (22).
3. 3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2, dans lequel le palier à glissement (24) est disposé radialement entre une surface extérieure (36d) du capot de support et une jupe (34) du capot d'appui.
4. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le palier à glissement (24) est en contact de glissement avec la surface extérieure (36d) et la jupe (34).
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le palier à glissement (24) est constitué d'un corps (50) annulaire.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le palier à glissement (24) comporte des rainures (52, 54) axiales aptes à être emplies de lubrifiant.
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le palier à glissement (24) est réalisé en matière thermoplastique.
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capot de support (20) comporte une surface d'appui (40) pour un ressort de suspension.
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel la surface d'appui (40) du capot de support s'étend radialement.
10. 10. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel la surface d'appui (40) du capot de support est inclinée par rapport à une surface supérieure (32a) de montage du capot d'appui (18).
11. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capot de support (20) comporte une surface d'appui supérieure pour la bague inférieure (28) du palier à roulement, ladite surface d'appui étant inclinée par rapport par rapport à une surface supérieure (32a) de montage du capot d'appui (18).
12. 12. Jambe de force comprenant un amortisseur et un dispositif de butée de suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes.