FR2989634A1

FR2989634A1 - Dispositif de butee de suspension et jambe de force equipee d'un tel dispositif

Info

Publication number: FR2989634A1
Application number: FR1253695A
Authority: FR
Inventors: Jean-Marc Soudee; Desire Vidot; Sylvain Bussit; Adrien Nerriere; Bruno Montboeuf; Christophe Houdayer
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2013-10-25
Anticipated expiration: 2032-04-23
Also published as: US9248715B2; DE102013103962A1; KR20130119358A; JP2013224137A; BR102013009838B1; US20130277161A1; KR102027008B1; BR102013009838A2; FR2989634B1; CN103375492A; JP6198441B2; CN103375492B

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de butée de suspension (10), comprenant un roulement (20) formant butée axiale suivant un axe principal, et au moins un joint d'étanchéité (60) adapté pour protéger le roulement (20) d'infiltrations d'eau ou de particules polluantes. Le dispositif (10) est caractérisé en ce qu'il comprend également une coupelle inférieure (30) et une coupelle supérieure (40) en matériau plastique, en contact avec le roulement (20), la coupelle inférieure (30) formant moyen d'appui pour un ressort de suspension, et en ce que le ou chaque joint (60) est en matériau thermoplastique surmoulé sur un premier élément (30 / 40) parmi les coupelles et comporte une base (61) de forme sensiblement annulaire depuis laquelle s'étend au moins une lèvre d'étanchéité (70 ; 80) en contact avec le deuxième élément (40 / 30) parmi les coupelles. L'invention concerne également une jambe de force de véhicule automobile, comprenant un amortisseur et un dispositif de butée de suspension (10) tel que mentionné ci-dessus.

Description

DISPOSITIF DE BUTEE DE SUSPENSION ET JAMBE DE FORCE EQUIPEE D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif de butée de suspension, en particulier du type MacPherson (« MacPherson Suspension Bearing » ou MSBU en Anglais). L'invention concerne également une jambe de force de véhicule automobile, comprenant un amortisseur et un tel dispositif de butée de suspension. Le domaine de l'invention est celui des systèmes de suspension, notamment automobile. De manière connue, un système de suspension automobile comprend une jambe de force supportant un essieu et une roue de véhicule. Une butée de suspension est disposée dans la partie supérieure de la jambe de force, opposée à la roue et au sol, entre un ressort de suspension et un organe supérieur solidaire de la caisse du véhicule. Le ressort est disposé autour d'une tige de piston amortisseur, dont l'extrémité peut être solidarisée à la caisse du véhicule.

La butée de suspension comprend un roulement, une coupelle inférieure, une coupelle supérieure et au moins un joint d'étanchéité disposé entre les coupelles. Excepté le joint, les différents éléments constitutifs de la butée de suspension sont généralement en métal afin d'augmenter leur résistance mécanique. La coupelle supérieure est interposée entre une bague supérieure du roulement et l'organe supérieur, tandis que la coupelle inférieure est interposée entre une bague inférieure du roulement et le ressort de suspension. Ainsi, la butée de suspension est adaptée pour transmettre des efforts axiaux entre le ressort de suspension et la caisse du véhicule, tout en autorisant un mouvement angulaire relatif entre les bagues du roulement. Une telle butée de suspension, notamment du type MSBU, est amenée à être mise en oeuvre dans un environnement agressif. Le véhicule est par exemple susceptible de rouler sur une route inondée, poussiéreuse ou boueuse, puis d'être nettoyé avec un jet d'eau à haute pression. Dans ces conditions, des infiltrations d'eau ou d'autres particules polluantes peuvent se produire dans la butée, notamment dans le roulement, avec des conséquences néfastes sur leurs durées de vie et leurs performances respectives. Le joint ou les joints d'étanchéité intégrés à la butée sont prévus pour éviter ces infiltrations dans la butée de suspension. Les documents US-A-5 618 116, JP-A-1997 303 474 et JP-A-2009 002 425 décrivent différentes butées de suspension équipées de joint d'étanchéité. Dans chacune de ces butées, les joints en caoutchouc sont surmoulés sur un support métallique, tandis que leurs lèvres d'étanchéité viennent en appui sur des surfaces métalliques. En raison du contact glissant entre le joint en caoutchouc et les surfaces métalliques, l'étanchéité et donc la fiabilité de telles butées ne sont pas entièrement satisfaisantes. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de butée de suspension amélioré.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de butée de suspension, comprenant au moins un roulement formant butée axiale suivant un axe principal, et au moins un joint d'étanchéité adapté pour protéger le roulement d'infiltrations d'eau ou de particules polluantes. Le dispositif de butée de suspension est caractérisé en ce qu'il comprend également une coupelle inférieure et une coupelle supérieure en matériau plastique, en contact avec chaque roulement, la coupelle inférieure formant moyen d'appui pour un ressort de suspension, et en ce que le ou chaque joint est en matériau thermoplastique surmoulé sur un premier élément en matériau plastique parmi la coupelle inférieure et la coupelle supérieure et comporte une base de forme sensiblement annulaire depuis laquelle s'étend au moins une lèvre d'étanchéité en contact avec le deuxième élément en matériau plastique parmi la coupelle inférieure et la coupelle supérieure. Ainsi, l'invention permet d'améliorer l'étanchéité du dispositif de butée de suspension, et donc sa fiabilité et sa tenue en service. Le surmoulage du ou des joints sur des surfaces plastiques renforce leur adhérence mécanique relative. Comme la ou les lèvres d'étanchéité sont chacune en contact avec une surface plastique, le risque de glissement de ces lèvres vers une configuration non étanche est réduit. L'utilisation d'éléments en matériau plastique permet également de réduire le coût du dispositif en comparaison avec des éléments en métal. Par ailleurs, l'encombrement du dispositif est réduit du fait de l'absence d'éléments intermédiaires entre le roulement et, d'une part, la coupelle inférieure formant siège du ressort de suspension et, d'autre part, la coupelle supérieure coopérant avec l'organe supérieur solidaire de la caisse du véhicule. De plus, la forme annulaire de la base du joint est simple en comparaison avec les dispositifs existants, comprenant des bases en L ou en U. Certaines variantes de l'invention améliorent encore l'étanchéité du dispositif, notamment en fonction des paramètres géométriques du joint, comme détaillé ci-après. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, prises isolément ou en combinaison : - Chaque roulement comprend une bague intérieure en contact avec la coupelle inférieure en plastique, une bague extérieure en contact avec la coupelle supérieure en plastique et des éléments roulants disposés entre la bague intérieure et la bague extérieure. - Le dispositif de butée de suspension comprend un unique roulement à contact oblique. - Le joint comporte deux lèvres d'étanchéité en contact avec le deuxième élément, chaque lèvre d'étanchéité ayant au moins un point de contact avec ce deuxième élément. - La ou chaque lèvre d'étanchéité comporte un coude préformé entre une première partie de lèvre s'étendant jusqu'à la base du joint et une deuxième partie de lèvre s'étendant jusqu'à une extrémité d'appui de la lèvre d'étanchéité sur le deuxième élément. - Le coude préformé de la ou chaque lèvre d'étanchéité est en retrait vers le roulement. - Pour la ou chaque lèvre d'étanchéité, en section dans un demi-plan comprenant l'axe principal, la première partie de lèvre s'étend suivant une première ligne médiane, la deuxième partie de lèvre s'étend selon une deuxième ligne médiane, et la lèvre d'étanchéité définit un angle aigu entre la première ligne médiane et la deuxième ligne médiane. - Les deux lèvres d'étanchéité du joint comprennent une lèvre radiale dont l'angle aigu est orienté globalement suivant une direction radiale à l'axe principal, et une lèvre axiale dont l'angle aigu est orienté globalement suivant une direction axiale à l'axe principal. - Le ou chaque angle aigu est compris entre 10° inclus et 90° exclus. - La ou chaque lèvre d'étanchéité définit, en section dans un demi-plan comprenant l'axe principal : une épaisseur, mesurée perpendiculairement à une ligne médiane de la lèvre d'étanchéité, qui est sensiblement constante de la base du joint jusqu'à l'extrémité d'appui de la lèvre d'étanchéité ; une longueur au repos, mesurée perpendiculairement à la base du joint entre cette base et l'extrémité d'appui de la lèvre d'étanchéité lorsque le joint est au repos ; et un rapport de l'épaisseur par la longueur au repos qui est strictement inférieur à 0,206, de préférence inférieur à 0,2. - L'épaisseur de la lèvre d'étanchéité est constante et comprise entre 0,4 et 0,8 millimètre, de préférence comprise entre 0,5 et 0,7 millimètre, encore de préférence égale à 0,6 millimètre. - La longueur au repos de la lèvre d'étanchéité est comprise entre 2 et 4 millimètres, de préférence comprise entre 2,5 et 3,5 millimètres, encore de préférence égale à 3 millimètres. - Pour la ou au moins certaines des lèvres d'étanchéité, la première partie de lèvre est plus courte ou de même longueur que la deuxième partie de lèvre le long de leurs lignes médianes respectives, le coude étant plus rapproché ou équidistant de la base du joint que de l'extrémité d'appui de la lèvre d'étanchéité. - Le deuxième élément parmi la coupelle inférieure et la coupelle supérieure a une face interne munie d'un épaulement, et au moins une lèvre d'étanchéité du joint a au moins une extrémité d'appui avec le deuxième élément entre, d'une part, l'épaulement et, d'autre part, une ouverture délimitée entre la coupelle inférieure et la coupelle supérieure.

L'invention concerne également une jambe de force de véhicule automobile, comprenant un amortisseur et un dispositif de butée de suspension tel que mentionné ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une coupe axiale partielle d'une jambe de force conforme à l'invention, comprenant un dispositif de butée de suspension également conforme à l'invention, ainsi qu'une tige d'amortisseur et un ressort de suspension ; la figure 2 est une section à plus grande échelle du détail II à la figure 1, montrant le dispositif de butée de suspension comprenant un roulement, une coupelle inférieure, une coupelle supérieure et un joint d'étanchéité ; la figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail III à la figure 2, montrant uniquement le joint d'étanchéité ; la figure 4 est une vue analogue à la figure 2, d'un dispositif de butée de suspension conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention, la coupelle inférieure et le joint d'étanchéité étant seuls représentés ; et la figure 5 est une vue analogue à la figure 3, montrant uniquement le joint d'étanchéité de la figure 4. Sur les figures 1 à 3 est représenté un dispositif de butée de suspension 10 conforme à l'invention, adapté pour équiper une jambe de force 1 également conforme à l'invention. La jambe de force 1, partiellement représentée à la figure 1, est intégrée à un système de suspension de véhicule automobile. La jambe de force 1 supporte un essieu et une roue de véhicule, non représentés dans un but de simplification. La jambe de force 1 s'étend suivant un axe principal X1, disposé suivant une direction sensiblement verticale lorsque la roue du véhicule repose sur un sol plan. La jambe de force 1 comprend un piston amortisseur incluant un corps de piston et une tige d'amortisseur 2, un ressort de suspension 3 et le dispositif de butée de suspension 10. La tige 2 et le ressort 3 sont partiellement représentés à la figure 1, tandis que le corps de piston n'est pas représenté, dans un but de simplification.

Par la suite, pour faciliter le repérage du dispositif 10 dans l'espace, on définit un côté inférieur Ci duquel sont situés le sol et la roue du véhicule, ainsi qu'un côté supérieur Cs opposé au côté inférieur Ci, au sol et à la roue. On définit également un côté intérieur Cc correspondant à l'axe principal X1, ainsi qu'un côté extérieur Ce opposé à l'axe X1 par rapport au dispositif 10. On définit également une direction radiale et une direction axiale par rapport à l'axe principal X1. Plus précisément, on définit une direction axiale inférieure Di dirigée vers le côté inférieur Ci parallèlement à l'axe X1, une direction axiale supérieure Ds dirigée vers le côté supérieur Cs parallèlement à l'axe X1, une direction radiale centrale Dc dirigée vers le côté intérieur Cc radialement à l'axe X1, ainsi qu'une direction radiale extérieure De dirigée vers le côté extérieur Ce radialement à l'axe X1. La tige d'amortisseur 2 s'étend suivant un axe X2 et coulisse dans le corps, non représenté, du piston amortisseur. Lorsque le système de suspension du véhicule est au repos, l'axe X2 de la tige 2 est confondu avec l'axe principal X1 de la jambe de force 1, comme sur la figure 1. La partie supérieure de la jambe de force 1, de même que les moyens de liaison de la tige à cette partie supérieure, ne sont pas représentés sur les figures du côté supérieur Cs dans un but de simplification. Le ressort de suspension 3 est disposé en appui entre, d'une part du côté inférieur Ci, le corps du piston amortisseur et, d'autre part du côté supérieur Cs, une coupelle inférieure 30 équipant le dispositif de butée de suspension 10. Le ressort 3 est enroulé autour de la tige 2 et de l'axe X1. Le ressort 3 est déformable élastiquement en fonction des contraintes exercées sur le système de suspension du véhicule. Le ressort 3 exerce des efforts axiaux, suivant la direction supérieure Ds, contre la coupelle 30, qui transmet ces efforts au dispositif 10. Dans ce cas, un déplacement axial de la coupelle inférieure 30 par rapport à une coupelle supérieure 40 peut se produire suivant la direction Ds, en raison des jeux internes au dispositif 10. Sur l'exemple de la figure 1, le ressort 3 est avantageusement en contact direct avec la coupelle 30, sans pièce intermédiaire interposée entre eux. Le dispositif de butée de suspension 10 comprend un unique roulement 20 à contact oblique, la coupelle inférieure 30, la coupelle supérieure 40 et un joint d'étanchéité extérieur 60. Le dispositif 10 et ses éléments constitutifs 20, 30, 40 et 60 présentent globalement une forme de révolution, autour d'un axe central X10, lorsque le système de suspension du véhicule est au repos. Les coupelles 30 et 40 délimitent entre elles un logement 50 interne au dispositif 10, dans lequel sont logés le roulement 20 et le joint 60. Sur l'exemple de la figure 1, on considère que le diamètre intérieur du dispositif 10 autour de l'axe X10 est de l'ordre de 100 millimètres. Lorsque le système de suspension du véhicule est au repos, l'axe X10 est confondu avec les axes X1 et X2, comme sur la figure 1. Le roulement 20 inclut une bague intérieure 21, une bague extérieure 22, ainsi que des éléments roulants 23 à contact oblique disposés entre la bague intérieure 21 et la bague extérieure 22, dans une cage 24. La bague intérieure 21 est plus rapprochée radialement de l'axe X10 que la bague extérieure 22. La bague intérieure 21 est située du côté intérieur-inférieur Cc+Ci, tandis que la bague extérieure 22 est située du côté extérieur-supérieur Ce+Cs. Les bagues 21 et 22 sont de préférence métalliques et formées par emboutissage. Dans ce cas, chacune des bagues 21 et 22 forme une piste de roulement emboutie pour les éléments roulants 23 au sein du roulement 20. Plus précisément, la bague intérieure 21 comporte une surface extérieure 25 formant piste de roulement pour les éléments 23 et une surface intérieure 26 d'appui contre la coupelle inférieure 30, tandis que la bague extérieure 22 comporte une surface intérieure 27 formant piste de roulement pour les éléments 23 et une surface extérieure 26 d'appui contre la coupelle supérieure 40. En pratique, le roulement 20 forme butée axiale au sein du dispositif 10, entre les coupelles 30 et 40, suivant les directions Ds et Di. Ainsi, le roulement 20 et le dispositif 10 forment butée axiale au sein de la jambe de force 1. Le roulement 20 permet, d'une part, un pivotement relatif entre les bagues 21 et 22 autour de l'axe X10 et, d'autre part, une inclinaison de l'axe X2 de la tige 2 par rapport à la caisse du véhicule. Le roulement 20 est de préférence à contact oblique afin de limiter les efforts et frottements internes au dispositif 10 en service. Sur l'exemple des figures 1 et 2, les éléments roulants 23 sont des billes, dont le contact oblique avec les bagues 21 et 22 est dirigé suivant un axe incliné sensiblement à 45° par rapport à l'axe X10. A titre d'exemple alternatif, les éléments roulants 23 peuvent être des rouleaux. La coupelle inférieure 30 comprend une partie axiale 30A, une partie radiale 30B, ainsi qu'une partie 30C interne au dispositif 10, bordant le logement 50 du côté inférieur Ci. Les parties 30A et 30B forment globalement un L, au creux duquel est formée une surface concave 31 d'appui du ressort 3. Avantageusement, le ressort 3 est en appui direct contre la coupelle 30, sans pièce intermédiaire interposée entre eux, au niveau de cette surface 31. La concavité de la surface 31 est orientée selon la direction extérieure-inférieure De+Di. De part et d'autre de la concavité, la surface 31 se prolonge par une partie plane 31a du côté extérieur Ce de la partie axiale 30A et par une partie plane 31b du côté inférieur Ci de la partie radiale 30B. La partie 30C s'étend suivant la direction supérieure Ds depuis le côté supérieur Cs de la partie radiale 30B et comporte une face 32 interne au logement 50. La face interne 32 comporte une surface concave 33 recevant la surface 26 de la bague inférieure 21 du roulement 20 en appui oblique selon une direction intérieure-inférieure Dc+Di. La face interne 32 comporte également un logement en creux 34-35 incluant une surface axiale 34 et une surface radiale 35 de réception du joint 60.

La coupelle supérieure 40 comprend une partie médiane 40A, une partie extérieure 40B et une partie intérieure 40C. La partie médiane 40A, plus épaisse et donc plus résistante que les parties 40B et 40C, reçoit la bague extérieure 22 du roulement 20 en appui oblique selon une direction extérieure-supérieure De+Ds. La partie extérieure 40B s'étend depuis la partie médiane 40A suivant la direction inférieure Di. La partie intérieure 40C s'étend depuis la partie médiane 40A en formant un L, d'abord suivant la direction radiale centrale Dc puis globalement suivant la direction axiale inférieure Di. La coupelle 40 comporte une face 42 interne au logement 50, qui s'étend sur les parties 40A, 40B et 40C, comme détaillé ci-après. La face interne 42 borde le logement 50 à la fois des côtés intérieur Cc, supérieur Cs et extérieur Ce.

En pratique, la coupelle inférieure 30 transmet au roulement 20 des efforts essentiellement axiaux, exercés sur le dispositif 10 par le ressort de suspension 3. Plus précisément, ces efforts sont dirigés essentiellement suivant la direction supérieure Ds et sont transmis par le ressort 3 à la coupelle 30, puis au roulement 20, puis à la coupelle 40. Dans le cadre de l'invention, les coupelles 30 et 40 sont en matériau plastique, par exemple du PA66 ou du PA6. Ce matériau plastique est suffisamment résistant en service et améliore l'adhérence entre le joint 60 et les coupelles 30 et 40, en comparaison avec des coupelles en métal. L'étanchéité du logement 50, délimité entre les coupelles 30 et 40, est importante pour ne pas perturber le fonctionnement du roulement 20 et de la butée 10. Le logement 50 comporte une ouverture extérieure 51 délimitée entre un bord 37 appartenant à la partie radiale 30B de la coupelle inférieure 30 et un bord 47 appartenant à la partie extérieure 40B de la coupelle supérieure 40. De même, le logement 50 comporte une ouverture intérieure 52 délimitée entre un bord 38 appartenant à la coupelle inférieure 30, située dans le coin du L formé par les parties 30A et 30B, et un bord 48 appartenant à la partie intérieure 40C de la coupelle supérieure 40. Depuis l'ouverture 52, les parties 30B et 30C de la coupelle inférieure 30 et la partie 40C de la coupelle supérieure 40 forme un labyrinthe 53 interne au logement 50. Au niveau de l'ouverture 51, le joint 60 est surmoulé sur la coupelle inférieure 30 et comporte deux lèvres d'étanchéité 70 et 80 reçue en contact étanche sur la coupelle supérieure 40, comme détaillé ci-après. Les lèvres 70 et 80 sont représentées, d'une part, en service aux figures 1 et 2, en étant déformées au contact de la coupelle 30 et, d'autre part, au repos à la figure 3, c'est-à-dire sans déformation. En pratique, le labyrinthe 53 et le joint 60 sont prévus pour empêcher les infiltrations d'eau ou d'autres particules polluantes dans le logement 50, respectivement depuis le côté intérieur Cc et depuis le côté extérieur Ce du dispositif 10. Le coin 37 est plus éloigné de l'axe X1 du côté extérieur Ce que le coin 47, tandis que le coin 38 est plus rapproché de l'axe X1 du côté intérieur Cc que le coin 48. Ainsi, les ouvertures 51 et 52 sont encore mieux protégées des infiltrations susceptibles de provenir du côté inférieur Ci et de la roue, comme c'est généralement le cas.

Comme montré à la figure 2, la face interne 42 de la coupelle supérieure 40 comporte une surface concave 43 recevant la surface 28 de la bague extérieure 22 du roulement 20. La face 42 comporte également une surface annulaire radiale 44 orientée du côté inférieur Ci, prévue pour recevoir la lèvre 80 du joint 60 en contact étanche. La face 42 comporte également une surface cylindrique axiale 46 orientée du côté intérieur Cc, bordant l'ouverture 51 et prévue pour recevoir la lèvre 70 du joint 60 en contact étanche. La face 42 comporte aussi un épaulement 45, ménagé en retrait du côté supérieur Cs de la surface 46 par rapport à l'ouverture extérieure 51, dont la fonction de sécurité est détaillée ci-après. La face 42 est située en vis-vis de la face 32, suffisamment rapprochées pour que le joint 60 s'étende à travers le logement 50.

Le joint d'étanchéité extérieur 60 est disposé du côté extérieur Ce du dispositif 10 et est prévu pour réaliser l'étanchéité au niveau de l'ouverture extérieure 51 du dispositif 10. Le joint 60 est en matériau thermoplastique, par exemple en polyéthylène TPE ou en polyuréthane TPU. Le joint 60 est surmoulé sur un support en matériau plastique, à savoir la coupelle inférieure 30. Le joint 60 comprend une base 61 de forme sensiblement annulaire entourant l'axe X10, depuis laquelle s'étendent les deux lèvres d'étanchéité 70 et 80. La forme annulaire de la base 61 est simple en comparaison avec certains dispositifs existants, comprenant des bases en L ou en U, ce qui simplifie la fabrication du joint 60 et son intégration dans le dispositif 10. La base 61 comprend une surface intérieure cylindrique 62 et une surface annulaire radiale 63, adaptées pour être reçues respectivement du côté intérieur Cc contre la surface 34 et du côté inférieur Ci contre la surface 35 de la face interne 32 de la coupelle 30, lors du surmoulage du joint 60 sur cette coupelle 30. L'adhérence mécanique entre les matériaux plastiques de la coupelle 30 et du joint 60 est améliorée, en comparaison avec les dispositifs où le joint est monté sur un support métallique. Les deux lèvres d'étanchéité 70 et 80 s'étendent depuis un coin 64 de la base 61, opposé aux surfaces 61 et 62. Par la suite, on considère un demi-plan P1 comprenant l'axe principal X1, radial à cet axe X1.

Comme montré à la figure 3, la lèvre d'étanchéité 70 comporte une première partie de lèvre 71 et une deuxième partie de lèvre 72 reliées par un coude préformé 73. Dans le demi-plan P1, la première partie 71 s'étend suivant une première ligne médiane A71, depuis le coin 64 de la base 61 jusqu'au coude 73, tandis que la deuxième partie 72 s'étend suivant une deuxième ligne médiane A72, depuis le coude 73 jusqu'à une extrémité 74 d'appui de la lèvre 70 sur la coupelle supérieure 40. Plus précisément, l'extrémité 74 est disposée en contact étanche sur la face cylindrique axiale 46 de la coupelle 40. Le coude 73 est situé en retrait vers le roulement 20, à l'intérieur du logement 50, par rapport à l'extrémité 74. Dans le demi-plan P1 également, la lèvre 70 définit un angle obtus a70 et un angle aigu [370 entre les lignes médianes A71 et A72. De même, la lèvre d'étanchéité 80 comporte une première partie de lèvre 81 et une deuxième partie de lèvre 82 reliées par un coude préformé 83. Dans le demi-plan Pl, la première partie 81 s'étend suivant une première ligne médiane A81, depuis le coin 64 de la base 61 jusqu'au coude 83, tandis que la deuxième partie 82 s'étend suivant une deuxième ligne médiane A82, depuis le coude 83 jusqu'à une extrémité 84 d'appui de la lèvre 80 sur la coupelle supérieure 40. Plus précisément, l'extrémité 84 est disposée en contact étanche sur la face annulaire radiale 44 de la coupelle 40. Le coude 83 est situé en retrait vers le roulement 20, à l'intérieur du logement 50, par rapport à l'extrémité 84. Dans le demi-plan P1 également, la lèvre 80 définit un angle obtus a80 et un angle aigu [380 entre les lignes médianes A81 et A82. En pratique, les deux lèvres d'étanchéité 70 et 80 du joint 60 comprennent, d'une part, la lèvre radiale 70 dont l'angle aigu [370 est orienté globalement suivant la direction radiale extérieure De par rapport à l'axe X1 et, d'autre part, la lèvre axiale 80 dont l'angle aigu [380 est orienté globalement suivant la direction axiale supérieure Ds par rapport à l'axe Xl, à la fois en repos ou en service. En d'autres termes, l'angle [370 présente une bissectrice toujours inclinée d'un angle supérieur à 45° par rapport à l'axe Xl, tandis que l'angle [380 présente une bissectrice toujours inclinée d'un angle inférieur à 45° par rapport à l'axe Xl. En fonction des conditions de fonctionnement du dispositif 10 et des paramètres géométriques de conception des lèvres 70 et 80, chaque angle aigu [370 et [380 est compris entre 10° inclus et 90° exclus, de préférence égal à 60° environ lorsque le joint 60 est au repos. Dans le demi-plan P1, chaque lèvre d'étanchéité 70 et 80 définit une épaisseur, respectivement e70 ou e80, une longueur au repos, respectivement L70 ou L80, ainsi qu'un rapport de l'épaisseur par la longueur au repos, respectivement e70/L70 ou e80/L80. L'épaisseur e70, mesurée perpendiculairement à la ligne médiane A71 au niveau de la partie 71 et perpendiculairement à la ligne médiane A72 au niveau de la partie 72, est constante de la base 61 du joint 60 jusqu'à l'extrémité d'appui 74 de la lèvre 70. De même l'épaisseur e80, mesurée perpendiculairement à la ligne médiane A81 au niveau de la partie 81 et perpendiculairement à la ligne médiane A82 au niveau de la partie 82, est constante de la base 61 du joint 60 jusqu'à l'extrémité d'appui 84 de la lèvre 80. Seuls les coudes 73 et 83 forment une légère discontinuité, de sorte que chacun des épaisseurs e70 et 80 peut être qualifiée de « sensiblement constante » le long de la lèvre 70 ou 80. A titre d'exemple, chaque épaisseur e70 ou e80 est comprise entre 0,4 et 0,8 millimètre, de préférence comprise entre 0,5 et 0,7 millimètre, encore de préférence égale à 0,6 millimètre.

En pratique, les lèvres 70 et 80 sont déformables contre la coupelle 40 lorsque le dispositif 10 est en service, de sorte que la longueur des lèvres 70 et 80 est variable. Comme montré à la figure 3, on mesure chacune des longueurs au repos L70 ou L80 perpendiculairement à la base 61 du joint 60, entre cette base 61 et respectivement, d'une part, l'extrémité d'appui 74 de la lèvre 70 suivant la direction radiale Ds pour la longueur L70 et, d'autre part, l'extrémité d'appui 84 de la lèvre 80 suivant la direction axiale De pour la longueur L80, lorsque le joint 60 est au repos. A titre d'exemple, chaque longueur au repos L70 ou L80 est comprise entre 2 et 4 millimètres, de préférence comprise entre 2,5 et 3,5 millimètres, encore de préférence égale à 3 millimètres. Ainsi, les lèvres 70 et 80 sont définies telles que chacun des rapports e70/L70 ou e80/L80 est strictement inférieur à 0,206, de préférence inférieur à 0,2. Sur l'exemple des figures 1 à 3, la partie 71 est plus courte que la partie 72 le long de leurs lignes médianes A71 et A72 et, de même, la partie 81 est plus courte que la partie 82 le long de leurs lignes médianes A81 et A82. Autrement dit, le coude 73 est plus rapproché de la base 61 que de l'extrémité d'appui 74 de la lèvre 70 et, de même, le coude 83 est plus rapproché de la base 61 que de l'extrémité d'appui 84 de la lèvre 80. Egalement sur l'exemple des figures 1 à 3, chacune des extrémités 74 et 84 présente une forme arrondie dans le demi-plan P1. En alternative, l'extrémité 74 ou 84 peut présenter une forme triangulaire pointue ou, de préférence, une forme carrée incluant deux points de contact potentiels avec la coupelle 40.

A ce stade, on remarque que l'extrémité 74 de la lèvre 70 est en appui contre la coupelle 40 entre, d'une part, l'épaulement de sécurité 45 formé sur la coupelle 40 et, d'autre part, l'ouverture 51 délimitée entre les coupelles 30 et 40. L'extrémité 74 de la lèvre 70 vient se plaquer contre cet épaulement 45 lorsque des infiltrations d'eaux ou de particules polluantes exercent une pression externe contre la lèvre 70 en pénétrant par l'ouverture 51, ou bien en cas de déplacement axial de la coupelle inférieure 30 par rapport à la coupelle supérieure 40 suivant la direction Ds, lorsque le dispositif 10 est en service et soumis aux efforts axiaux du ressort 3, ce qui permet de compenser les jeux internes au dispositif 10. Ainsi, grâce à l'épaulement 45, le contact étanche entre la lèvre 70 et la coupelle 40 est maintenu quelles que soient les conditions de fonctionnement du dispositif 10. L'épaulement 45 empêche un retournement de la lèvre 70 vers l'intérieur du logement 50 lorsque ces conditions sont particulièrement sévères. Dans le cadre de la présente invention, l'efficacité du scellement étanche du dispositif 10 est améliorée par la forme spécifique du joint 60, en particulier la forme des lèvres 70 et 80, ainsi que par la présence de l'épaulement 45 sur la coupelle 40, sans augmenter le couple de friction entre le joint 60 et la coupelle 40 et sans diminuer les autres performances du dispositif 10. La lèvre 70 constitue la barrière étanche principale du dispositif 10, tandis que la lèvre 80 constitue la barrière étanche de sécurité du dispositif 10, au cas où des infiltrations se produisent malgré tout entre l'extrémité 74 de la lèvre 70 et la coupelle 40. Sur les figures 4 et 5 est représenté un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de butée de suspension 110 conforme à l'invention, adapté pour équiper la jambe de force 1 de la figure 1. Le dispositif 110 comprend un roulement non représenté, une coupelle inférieure 130, une coupelle supérieure 140 partiellement représenté à la figure 4, ainsi qu'un joint d'étanchéité intérieur 160. Le joint 160, disposé du côté intérieur Cc du dispositif 110, est prévu pour réaliser l'étanchéité au niveau d'une ouverture intérieure 151 du dispositif 110. A cette différence près, les paramètres géométriques du joint 60 et des lèvres 70 et 80, décrits ci-dessus en lien avec le premier mode de réalisation, sont valables pour le joint 160 du deuxième mode de réalisation, comprenant une lèvre radiale 170 orienté du côté intérieur Cc et une lèvre axiale 180 orientée du côté supérieur Cs. Les éléments constitutifs du joint 160 sont comparables aux éléments constitutifs du joint 60, décrit plus haut, et portent les mêmes références augmentées de 100. Il s'agit de la base annulaire 161, des surfaces 162 et 163, du coin 164, des parties 171, 172, 181 et 182, des lignes médianes A171, A172, A181 et A182, des coudes 173 et 183, des extrémités d'appui 174 et 184, des angles a170, a180, [3170 et [3180, des épaisseurs e170 et e180, des longueurs au repos L170 et L180, ainsi que des rapports e170/L170 et e180/L180. Une différence entre la lèvre 80 et la lèvre 180 est que pour cette lèvre 180, la première partie 181 est de même longueur que la deuxième partie 182 le long de leurs lignes médianes respectives A181 et A182. Autrement dit, le coude 183 est équidistant de la base 161 du joint 160 que de l'extrémité d'appui 184 de la lèvre 180. Ceci est simplement dû à la configuration particulière des coupelles 130 et 140 dans ce mode de réalisation.

La coupelle 140 comprend également un épaulement interne, non représenté dans un but de simplification, sur lequel la lèvre 170 peut venir en appui. Cet épaulement, excepté son positionnement du côté intérieur Cc, est comparable à l'épaulement 45 de la coupelle 40.

Par ailleurs, la jambe de force 1 peut être conformée de manière différente de la figure 1 sans sortir du cadre de l'invention. En outre, au moins certains éléments constitutifs du dispositif 10 ou 110 peuvent être conformés différemment des figures 1 à 5 sans sortir du cadre de l'invention. En variante non représentée, le dispositif de butée de suspension 10 ou 110 peut équiper un système de suspension autre que celui d'un véhicule automobile. Selon une autre variante non représentée, le roulement 20 peut ne pas être à contact oblique, mais à contact droit. Selon une autre variante non représentée, au moins une piste du roulement 20 peut être formée directement sur la coupelle 30 et/ou sur la coupelle 40.

Selon une autre variante non représentée, le joint 60 ou 160 peut comporter une unique lèvre radiale 70 ou 170 ou une unique lèvre axiale 80 ou 180 s'étendant depuis sa base 61 ou 161. Dans ce cas, le dispositif 10 ou 110 comprend de préférence un épaulement de sécurité similaire à l'épaulement 45. Selon une autre variante non représentée, le dispositif 10 ou 110 peut comprendre à la fois un joint extérieur 60 et un joint intérieur 160 agencés entre les coupelles. Cette variante est plus coûteuse mais réduit encore les risques d'infiltrations d'eau ou de particules polluantes dans le logement interne 50 du dispositif 10 Selon une autre variante non représentée, le dispositif 10 ou 110 peut comprendre un joint extérieur et/ou un joint intérieur surmoulé sur la coupelle supérieure 40 ou 130, dont la ou les lèvres sont en contact étanche avec la coupelle inférieure 30 ou 130 Selon une autre variante non représentée, certaines lèvres 70, 80, 170 ou 180 peuvent se dédoubler au niveau de leur extrémité d'appui 74, 84, 174 ou 184. Dans ce cas, la lèvre présente deux points de contact avec la coupelle correspondante. Quel que soit le mode de réalisation, le dispositif 10 ou 110 comprend une coupelle inférieure 30 ou 130 et une coupelle supérieure 40 ou 140 en matériau plastique, ainsi qu'au moins un joint d'étanchéité 60 ou 160 en matériau thermoplastique surmoulé sur un premier élément 30, 40, 130 ou 140 en matériau plastique parmi la coupelle inférieure et la coupelle supérieure, le joint 60 ou 160 comportant une base 61 ou 161 de forme sensiblement annulaire depuis laquelle s'étend au moins une lèvre d'étanchéité 70, 80, 170 et/ou 180 en contact avec le deuxième élément 30, 40, 130 ou 140 en matériau plastique, distinct du premier élément, parmi la coupelle inférieure et la coupelle supérieure. De préférence, chaque joint 60 ou 160 comporte deux lèvres d'étanchéité 70 et 80, ou 170 et 180, en contact avec le deuxième élément, en l'espèce la coupelle supérieure 40 ou 140 sur les exemples des figures 1 à 5. De préférence, chaque joint 60 ou 160 présente au moins deux points de contact avec le deuxième élément, formés soit par les deux extrémités d'appui des deux lèvres appartenant à ce joint, soit par une unique lèvre dédoublée à son extrémité d'appui, soit par les extrémités d'appui dédoublées de deux lèvres. Ainsi, les risques d'infiltrations d'eau ou de particules polluantes dans le logement interne 50 du dispositif 10 sont encore réduits. En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation peuvent être, en totalité ou pour certaines d'entre elles, combinées entre elles. Ainsi, le dispositif de butée de suspension et la jambe de force peuvent être adaptés en termes de coût, de performance et de simplicité de mise en oeuvre.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110), comprenant : au moins un roulement (20) formant butée axiale suivant un axe principal (X1), et au moins un joint d'étanchéité (60 ; 160 ; 60, 160) adapté pour protéger le roulement (20) d'infiltrations d'eau ou de particules polluantes, le dispositif de butée de suspension (10 ; 110) étant caractérisé : en ce qu'il comprend également une coupelle inférieure (30 ; 130) et une coupelle supérieure (40 ; 140) en matériau plastique, en contact avec chaque roulement (20), la coupelle inférieure (30 ; 130) formant moyen d'appui pour un ressort de suspension (3), et en ce que le ou chaque joint (60 ; 160 ; 60, 160) est en matériau thermoplastique surmoulé sur un premier élément (30 / 40 ; 130 / 140) en matériau plastique parmi la coupelle inférieure (30 ; 130) et la coupelle supérieure (40 ; 140) et comporte une base (61 ; 161) de forme sensiblement annulaire depuis laquelle s'étend au moins une lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 70, 80 ; 170 ; 180 ; 170, 180) en contact avec le deuxième élément (40 / 30 ; 140 / 130) en matériau plastique parmi la coupelle inférieure (30 ; 130) et la coupelle supérieure (40 ; 140).
2. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque roulement (20) comprend une bague intérieure (21) en contact avec la coupelle inférieure (30 ; 130) en matériau plastique, une bague extérieure (22) en contact avec la coupelle supérieure (30 ; 130) en matériau plastique et des éléments roulants (23) disposés entre la bague intérieure (21) et la bague extérieure (22).
3. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un unique roulement (20) à contact oblique.
4. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint (60 ; 160) comporte deux lèvres d'étanchéité (70, 80 ; 170, 180) en contact avec le deuxième élément (40 / 30 ; 140 /130), chaque lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180) ayant au moins un point de contact avec ce deuxième élément (40 / 30 ; 140 / 130).
5. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180) comporte un coude préformé (73 ; 83 ; 173 ; 183) entre : une première partie de lèvre (71 ; 81 ; 171 ; 181) s'étendant jusqu'à la base (61 ; 161) du joint (60 ; 160) et une deuxième partie de lèvre (72 ; 82 ; 172 ; 182) s'étendant jusqu'à une extrémité (74 ; 84 ; 174 ; 184) d'appui de la lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180) sur le deuxième élément (40 / 30 ; 140 / 130).
6. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le coude préformé de la ou chaque lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180) est en retrait vers le roulement (20).
7. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que pour la ou chaque lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180), en section dans un demi-plan (P1) comprenant l'axe principal (X1) : la première partie de lèvre (71 ; 81 ; 171 ; 181) s'étend suivant une première ligne médiane (A71 ; A81 ; A171 ; A181), la deuxième partie de lèvre (72 ; 82 ; 172 ; 182) s'étend selon une deuxième ligne médiane (A72 ; A82 ; A172 ; A182), et la lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180) définit un angle aigu ([370 ; [380 ; [3170 ; [3180) entre la première ligne médiane (A71 ; A81 ; A171 ; A181) et la deuxième ligne médiane (A72 ; A82 ; A172 ; A182).
8. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon les revendications 4 et 7, caractérisé en ce que les deux lèvres d'étanchéité (70, 80 ; 170, 180) du joint (60 ; 160) comprennent : une lèvre radiale (70 ; 170) dont l'angle aigu ([370 ; [3170) est orienté globalement suivant une direction radiale (De ; Dc) à l'axe principal (X1), et une lèvre axiale (80 ; 180) dont l'angle aigu ([380 ; [3180) est orienté globalement suivant une direction axiale (Ds) à l'axe principal (X1).35
9. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le ou chaque angle aigu ([370 ; [380 ; [3170 ; (3180) est compris entre 10° inclus et 90° exclus.
10. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la ou chaque lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180) définit, en section dans un demi-plan (P1) comprenant l'axe principal (X1) : une épaisseur (e70 ; e80 ; e170 ; e180), mesurée perpendiculairement à une ligne médiane (A71+A72 ; A81+A82 ; A171+A172 ; A181+A182) de la lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180), qui est sensiblement constante de la base (61 ; 161) du joint (60 ; 160) jusqu'à l'extrémité d'appui (74 ; 84 ; 174 ; 184) de la lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180) ; une longueur au repos (L70 ; L80 ; L170 ; L180), mesurée perpendiculairement à la base (61 ; 161) du joint (60 ; 160) entre cette base (61 ; 161) et l'extrémité d'appui (74 ; 84 ; 174 ; 184) de la lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180) lorsque le joint (60 ; 160) est au repos ; et un rapport (e70/L70 ; e80/L80 ; e170/L170 ; e180/L180) de l'épaisseur (e70 ; e80 ; e170 ; e180) par la longueur au repos (L70 ; L80 ; L170 ; L180) qui est strictement inférieur à 0,206, de préférence inférieur à 0,2.
11. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'épaisseur (e70 ; e80 ; e170 ; e180) de la lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180) est constante et comprise entre 0,4 et 0,8 millimètre, de préférence comprise entre 0,5 et 0,7 millimètre, encore de préférence égale à 0,6 millimètre.
12. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que la longueur au repos (L70 ; L80 ; L170 ; L180) de la lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180) est comprise entre 2 et 4 millimètres, de préférence comprise entre 2,5 et 3,5 millimètres, encore de préférence égale à 3 millimètres.
13. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que pour la ou au moins certaines des lèvres d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180), la première partie de lèvre (71 ; 81 ; 171 ; 181) est plus courte ou de même longueur que la deuxième partie de lèvre (72 ; 82 ; 172 ; 182) le long de leurs lignes médianes respectives (A71, A72 ; A81, A82 ; A171, A172 ; A181, A182), le coude (73 ; 83 ; 173 ; 183) étant plus rapproché ou équidistant de la base (61 ; 161) du joint(60 ; 160) que de l'extrémité d'appui (74 ; 84 ; 174 ; 184) de la lèvre d'étanchéité (70 ; 80 ; 170 ; 180).
14. Dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième élément (40 / 30 ; 140 / 130) parmi la coupelle inférieure (30 ; 130) et la coupelle supérieure (40 ; 140) a une face interne (42) munie d'un épaulement (45), et en ce qu'au moins une lèvre d'étanchéité (70 ; 170) du joint (60 ; 160) a au moins une extrémité (74 ; 174) d'appui avec le deuxième élément entre, d'une part, l'épaulement (45) et, d'autre part, une ouverture (51 ; 52) délimitée entre la coupelle inférieure (30 ; 130) et la coupelle supérieure (40 ; 140).
15. Jambe de force (1) de véhicule automobile, comprenant un amortisseur et un dispositif de butée de suspension (10 ; 110) selon l'une des revendications précédentes.15