Brevet FR2381948A1 — publié le 19780922

La présente invention concerne la structure d'un piston formant crémaillère destiné à etre utilisé dans un dispositif hydraulique tel qu'an dispositif de fermeture de porte. On connait déjà un piston formant crémaillère d'un dispositif de fermeture de porte monté, par l'intermédiaire d'un dispositif de liaison, entre une porte et une paroi, afin d'amortir le mouvement d'ouverture et de fermeture de la porte ou bien de maintenir celle-ci ouverte. Le dispositif de fermeture de porte dont il est question ici ne se limite pas aux dispositifs disponibles pour ltouverture d'un cté ou des deux caties, ni à ceux permettant de maintenir la porte ouverte. Dans les dispositifs de fermeture de porte connus antérieurement le piston formant crémaillère est réalisé en totalité en un métal ferreux tandis que le corps du dispositif, comportant l'alésage dans lequel se meut le piston, est réalisé en aluminium. Ainsi le piston et l'alésage sont réalisés en des matériaux ayant des coefficients de dilatation différents et par conséquent, lorsque la température ambiante change, le jeu entre le piston et l'alésage diminue ou augmente.Lorsque le piston est réalisé en métal ferreux et que l'alésage est en aluminium, le jeu entre piston et alésage augmente lorsque la température croit, puisque le coefficient de dilatation du piston est inférieur à celui de l'alésage, et enmeme temps la viscosité de l'huile utilisée diminue, ce qui entraxe par conséquent un accroissement de la vitesse de déplacement du piston. Par contre, lorsque la température baisse, un phénomène opposé se produit. Le piston formant crémaillère est difficile à usiner et par ailleurs l'alésage et le piston qui sont réalisés tous les deux en métal, peuvent être soumis à une abrasion, ce qui se traduit par une durée de vie réduite pour le dispositif. La présente invention vise essentiellement à remédier à ces inconvénients. A cet effet ce piston formant crémaillère pour un dispositif hydraulique est caractérisé en ce qu'il est formé par une seule pièce constituée par la combinaison d'une crémaillère métallique et d'un joint d'étan chéité en résine synthétique. La crémaillère métallique assure ainsi la rigi dité et la durée suffisante tandis que le joint d'étanchéité en résine synthétique procure l'étanchéité et la résistance à l'usure suffisantes. La fonction d'étan chéité du joint est en outre améliorée en prévoyant dans celui-ci une lèvre annulaire et sa durée de vie est accrue par suite de la présence d'un anneau de renfort faisant partie intégrante du joint et qui empeche une déformation de celui-ci. En outre une gorge concave est formée dans une partie de la lèvre annulaire de manière à accroître la régularité de l'action du piston.Cette gorge s'étend en regard de l'orifice d'un conduit de passage d'huile prévu dans le cylindre délimitant l'alésage, ce qui empeche ainsi l'abrasion du joint, stabilise l'action du piston et empeche toute infiltration d'une pièce en résine synthétique dans l'huile employée. La présente invention a ainsi pour but de fournir un piston à crémaillère pour un dispositif hydraulique qui entrain une variation minimale de la vitesse de déplacement du piston par suite d'une modification de la température, qui présente une résistance à l'usure accrue et une durée de vie plus grande du joint d'étanchéité en résine synthétique, qui -a un poids réduit, qui peut etre utilisé aisément et qui assure une fonction d'étanchéité notable sans influence du vieillissement. Par ailleurs le piston formant crémaillère porte une crémaillère de résistance élevée, il coulisse d'une manière excellente, il assure une durée de vie prolongée pour le dispositif hydraulique dont il fait partie, il empêche toute déformation dans le joint d'étanchéité.Il évite également une abrasion du joint d'étanchéité ainsi qu'une infiltration d'une pièce en résine synthétique dans l'huile et par conséquent il assure une stabilisation de l'action du piston. Il empeche toute détérioration de cette action du piston, il présente une structure particulièrement simple, il peut etre utilisé dans les dispositifs de fermeture de porte assurant aussi bien ltou- verture des deux cotes que l'ouverture d'un seul coté. Enfin, lorsqu'il est utilisé dans un dispositif de fermeture de porte, il permet d'éviter toute influence d'une variation de la température sur la durée d'intervention de ce dispositif. On décrira ci-après, à titres d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en coupe axiale montrant les éléments principaux d'un dispositif de fermeture de porte, le piston formant crémaillère se trouvant en position fermée. La figure 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne II ll de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe axiale et médiane d'une forme d'exécution d'un piston formant crémaillère suivant la présente invention. La figure 4 est une vue en plan de la crémaillère métal lique du piston de la figure 3. La figure 5 est une vue en coupe faite suivant la ligne V V de la figure 4. La figure 6 est une vue en coupe partielle, à plus grande échelle, d'une denture de la crémaillère. La figure 7 est une vue en coupe axiale et médiane d'une autre forme d'exécution d'un piston formant crémaillère. La figure 8 est une vue en élévation d'un piston formant crémaillère pourvu d'anneaux de renfort. La figure 9 est une vue en coupe axiale faite suivant la ligne Ix-Ix de la figure 8. La figure 10 est une vue en coupe partielle, à plus grande échelle, d'une partie dlun joint d'étanchéité en résine synthétique. La figure 11 est une vue en coupe axiale d'une variante d'exécution d'un joint d'étanchéité en résine synthétique. Les figures 1 à 6 illustrent un piston taillé en crémaillère appliqué, suivant une première forme d'exécution de l'invention, à à un disposée tif de fermeture de porte. Le corps 1 de ce dispositif de fermeture de porte est réalisé en métal et à l'intérieur de ce corps est ménagé un alésage la dans lequel est logé un piston 2. Ce piston est constitué d'une part d'une crémaillère métallique 2a et d'autre part d'un joint d'étanchéité en résine synthéen deux nasties tique 26 - ces deux éléments étant solidaires l'un de l'autre. Dans la partie centrale de la crémaillère métallique Za est formée une lumière Zc destinée à recevoir un pignon et sur les bords internes de laquelle sont formées les dents 2a' de la crémaillère, disposées suivant deux rangées opposées l'une à l'autre le long des bords longitudinaux de ladite lumière. Aux deux extrémités de la crémaillère 2a sont formées des saillies Za" en forme de queue d'aronde, saillies sur chacune desquelles est engagé un joint d'étanchéité 2b en résine synthétique qui fait ainsi partie intégrante de la crémaillère 2a. Cette crémaillère 2a et les deux joints d'étanchéité 2b prévus à ses extrémités sont percés de part en part de conduits longitudinaux A et A', pour le passage de l'huile, ces conduits faisant communiquer l'extérieur de la crémaillère 2a avec la lumière interne 2c.Une soupape anti-retour 4, comportant un clapet 3 en forme de bille, est logée dans le conduit de passage d'huile A. Un organe de contact 5 s 'étend diamétralement en travers du conduit de passage A afin de pouvoir venir en contact avec la bille 3 formant clapet. Une gorge annulaire concave 2b' est formée dans la face frontale du joint d'étanchéité 2b en résine synthétique qui est situé du cté droit de la crémaillère métallique 2a, et cette gorge annulaire 2b' est bordée par une lèvre annulaire 2b".Sur une partie du joint d'étanchéité droit 2b est formée une gorge 2b"' d'échappement de l'huile laquelle s'étend dans la surface latérale du joint suivant la direction longitudinale du piston 2. Cette gorge longitudinale 2b"' est disposée en regard des orifices du conduit de passage d'huile lb formé dans le corps 1 du dispositif de fermeture de porte.Cette gorge 2b"' sert a empecher que le joint d'étanchéité droit 2b en résine synthétique ne vienne en contact avec les orifices radiaux du conduit de passage d'huile lb lorsque le piston 2 se déplace, en évitant ainsi que ce joint ne soit érodé par suite du contact. La gorge 2b"' sert également à l'échappement de l'huile afin de régulariser le mouvement du piston lorsque ce dernier se déplace vers la gauche Cette régularisation du mouvement du piston est nécessaire parcequetlors du mouvement vers la gauche du piston 2 dans l'alésage la, la pression de l'huile amène la lèvre 2b" du joint d'étanchéité droit 2b à etre pressée contre la surface interne de l'alésage la. Le corps 1 du dispositif de fermeture de porte est équipé de paliers 6, 7 enagés l'un dans l'autre et un joint d'étanchéité 8 est monté entre ces paliers 6 et 7. Un arbre 9 est monté à rotation dans les paliers 6, 7. Un pignon 9, partiellement denté, formé autour de l'arbre 9, est logé dans la lumière 2c du piston 2 destinéeà recevoir le pignon et peut venir en prise respectivement avec les dents de crémaillère supérieures et inférieures 2a'. A l'extrémité de l'arbre 9 est fixé un bras 10 dont l'extrémité est montée à rotation sur un élément fixe au voisinage d'une porte non représentée. Le piston 2 est normalement sollicité vers la droite sur le dessin par des ressorts héli cordiaux de compression 11, 12, et le corps 1 du dispositif est percé du conduit de passage huile lb. Un clapet limiteur de débit en forme d'aiguille 13 est prévu dans le conduit de passage d'huile lb. Les deux dentures supérieure et inférieure constituées par les rangées de dents 2a' dans les bords de la lumière 2c sont opposées l'une à l'autre dans la crémaillère métallique 2a, afin de permettre à un seul et nieme dispositif de fermeture de porte de tourner dans l'une ou l'autre direction.. On voit également sur le dessin un bouchon 14 obturant l'orifice droit de l'alésage la ainsi que des billes 15 obturant le conduit de passage d'huile lb. Le corps 1 du dispositif de fermeture de porte est fixé à une porte tandis que l'extrémité du bras 10 est monté à rotation sur un élément fixe proche de la porte. Par conséquent lorsqu'on fait tourner la porte dans le sens correspondant à son ouverture, le pignon 9a vient en prise avec la denture inférieure 2a' du piston 2 tandis que l'arbre 9 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, le piston 2 étant alors déplacé vers la gauche sur le dessin. Le clapet à bille 4 s'ouvre alors et par conséquent le piston 2 peut entre déplacé vers la gauche dans l'alésage la uniquement si l'on surmonte la force des ressorts 11, 12. Lorsqu'on lache la porte ouverte, le piston 2 est repoussé vers la droite sur le dessin sous l'action des ressorts 11, 12 mais alors le clapet à bille 4 est fermé. Par conséquent l'huile contenue dans l'alésage la s 'écoule à travers le conduit de passage lb et la gorge longitudinale 2b"t. Ainsi , par suite de la résistance à l'écoulement qui existe dans le conduit de passage lb, le piston 2 se déplace lentement vers le droite et il en résulte que la porte se ferme avec un effet d'amortissement. Les joints d'étanchéité 2b du piston 2 sont réalisés en une résine synthétique ayant un coefficient de dilatation supérieur à celui du corps métallique 1 du dispositif de fermeture. Par conséquent, lors d'une température élevée, le jeu entre les joints 2b et alésage la diminue, ce qui entraxe un accroissement de la résistance à l'écoulement de l'huile, et par conséquent on peut ainsi compenser un abaissement de la viscosité de l'huile dA à une Elé- vation de température. Dans le cas de basse température le phénomène est inversé, ce qui permet de maintenir constante la vitesse de fermeture de la porte quelle que soit la température. Par ailleurs, du fait de la présence de la gorge annulaire 2b' formée dans le joint d'étanchéité droit 2b du piston 2 et de la lèvre annulaire périphérique 2b" formée sur toute la longueur de la gorge 2b', 1'étanchéi- té à 11 égard de lthuile est renforcée du fait que cette lèvre 2b" est pressée contre la surface interne de l'alésage la lorsque la pression de l'huile dans la chambre B de l'alésage la, comprise entre le joint d'étanchité droit 2b et le bouchon 14, s'élève, suivant le meme principe qu'une garniture d'étant chéité à section droite en V. Une légère élasticité de la levure 2b", laquelle dépend de la pression d'huile présente dans la chambre B suffit à cet effet. La crémaillère 2a du piston 2 est constituée par un certain nombre de feuilles superposées lesquelles ont été embouties pour former en même temps les dentures 2a'. Si la crémaillère 2a est rapportée sous forme d'insert sur les joints d'étanchéité Zb en résine synthétique, son usinabilité est notablement accrue. La figure 7 illustre la seconde forme d'exécution d'un piston à crémaillère suivant llinvention. Le piston suivant cette seconde forme d'exécution est plus fondamental que le piston à crémaillère réalisé suivant la première forme d'exécution. Le piston à crémaillère 16 comporte deux éléments 16a, 16b taillés en crémaillère, constitués de deux plaques métalliques indépendantes l'une par rapport à l'autre et disposées en regard llune de l'autre, ces deux plaques faisant partie intégrante des deux joints d'étanchéité opposés 16c en résine synthétique en formant par exemple des inserts.Les deux joints d'étanchéitégauche et droit 16c sont percés de conduits axiaux de passage d'huile 16d qui font ainsi communiquer les cotés gau che et droit du piston 16 formant crémaillère. Dans le conduit 16d situé à droite est prévu un siège de clapet 16e et une gorge longitudinale et latérale 16f est prévue pour l'échappement de l'huile dans le joint d'étanchéité droit 16c. Des dentures longtudinales 16a'sont prévues en regard l'une de l'autre dans les deux éléments formant crémaillère 16a, 16b. Les figures 8 à 10 illustrent la troisième forme d'exécution du piston formant crémaillère. Dans ce piston 17 la crémaillère métallique 17a fait partie intégrante des joints d'étanchéité 17b en résine synthétique en formant un insert. La crémaillère métallique 17a présente une lumière 17c destinée à recevoir un pignon et formée dans sa partie centrale. Sur la surface interne de cette lumière 17c sont ménagées deux dentures 17a' s'étendant en regard l'une de l'autre, le long de deux bords opposés de la lumière allongée. Par ailleurs des anneaux de renfort métalliques 17d sont intégrés dans les joints d'étanchéité 17b en résine synthétique, en constituant des inserts. Ces anneaux 17d entourent les joints d'étanchéité 17b, de l'extérieur, et également les saillies en forme de queue d'aronde 17a" prévues dans les deux faces frontales de la crémaillère métallique 17a.Grâce à la présence des anneaux 17d on peut éviter une déformation, due au vieillissement, du joint d'étanchéité 17t en résine synthétique et la vie de ces joints peut être notablement prolongée. Dans la face frontale du joint d'étanchéité 17b situé à gauche sur la figure 9 est ménagée une gorge annulaire 17b' qui délimite ainsi une lèvre annulaire périphérique 17b" à ltextrémité externe du joint 17b. Un trou diamétral 17b"' est percé de part en part dans une saillie centrale du joint 17b gauche pour recevoir une goupille venant en contact avec un clapet en forme de bille. On voit également sur la figure 8 une gorge 17bol ménagée dans la surface latérale du joint gauche 17b pour permettre l'échappement de l'huile. Des conduits axiaux 18 sont ménagés dans les deux joints d'étanchéité 17b et dans la crémaillère 17a pour permettre le passage de huile, un siège de clapet 18a pour une bille formant clapet étant prévu dans le conduit axial gauche 18. La figure 11 est une vue en coupe axiale dlune variante d'exécution d'un joint d'étanchéité en résine synthétique dans dans lequel un évidement 19 a est formé sur la face frontale externe du joint d'étanchéité 19, une lèvre 19b étant formée à la périphérie pour border cet évidement 19a Le joint 19 porte également un anneau de renfort métallique 20, il est percé d'un conduit axial 19c pour le passage de l'huile et il présente, dans sa surface latérale, une gorge longitudinale 19dpour l'échappement de l'huile. Il est du reste bien entendu que les modes de réalisation de l'invention qui on été décrits ci-dessus, en référence au dessin annexé, ont été donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent etre apportées, sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS ======================= 10 - Piston formant crémaillère pour un dispositif hydrau lique caractérisé en ce qu'il est constitué d'une seule pièce formée par une crémaillère métallique et un joint d'étanchéité en résine synthétique. 2" - Piston suivant la revendication 1 caractérisé en ce que deux dentures de crémaillère opposées sont formées sur la crémail lère métallique. 30 - Piston suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la crémaillère métallique est constituée de deux plaques -planes indépen dantes sur lesquelles sont respectivement formées des dentures de crémail lère, ces dentures étant parallèles l'une à l'autre. 40 - Piston suivant la revendication 2 caractérisé en ce qu'une lumière destinée à recevoir un pignon est formée dans la crémaillère métallique et les dentures formées sur cette crémaillère métallique sont opposées itune à l'autre dans cette lumière. 50 - Piston suivant la revendication 1 caractérise en ce qu'une lèvre annulaire assurant l'étanchéité à l'égard de l'huile fait saillie vers l'extérieur autour du joint d'étanchéité en résine synthétique. 60 - Piston suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'un anneau de renfort métallique fait partie intégrante d'une partie du joint d'étanchéité en résine synthétique. 70 -Piston suivant la revendication 5 caractérisé en ce qu'une gorge d'échappement de l'huile est formée longitudinalement par rap port au piston, sur une partie de la lèvre annulaire du joint d'étanchéité. 8 - Piston suivant la revendication 7 caractérisé en ce que la gorge d'échappement de l'huile est disposée en regard de L'orifice par lequel un conduit de passage d'huile débouche dans l'alésage du cylindre du dispositif hydraulique. 9 - Piston suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'un conduit de passage d'huile est formé longitudinalement suivant l'axe central du piston et une soupape anti-retour est prévue dans ce conduit. 100 - Piston suivant la revendication 9 caractérisé en ce que la soupape anti-retour est constituée par un clapet à bille. 110 - Piston suivant la revendication 4 caracérisé en ce que des saillies en forme de queue d'aronde sont formées sur les deux faces frontales de la crémaillère métallique et les joints d'étanchéité en résine synthétique font partie intégrante de la crémaillère métallique en entourant respectivement les deux saillies en queue d'aronde. 120 - Piston suivant la revendication 11 caractérisé en ce qu'un anneau de renfort métallique constitue une partie intégrante placée sur une partie du joint d'étanchéité en résine synthétique dans une position dans laquelle il entoure la saillie en forme de queue d'aronde prévue sur la crémail Lèpre métallique.