Brevet FR2483286A1 — publié le 19811204

La présente invention concerne des tiges de piston, en particulier pour des appareils à cylindre et piston hydrauliques, oléo-pneumatiques et pneumatiques, par exem- ple pour des amortisseurs d'oscillations. Elle fournir 5 pour la fabrication de ces tiges de piston un procédé nou- veau qui, tout en étant très économique, donne une grande solidité à la liaison entre la-tige proprement dite et les pièces qui doivent être fixées à ses extrémités. Les procédés connus les plus courants consistent à 10 fixer par soudage ou brasage les pièces en question aux extrémités de tige de piston tubulaires. Ces techniques de fixation présentent l'inconvénient que la tige et les pièces doivent être faites de matériaux spécifiques per- mettant d'obtenir une excellente qualité de soudage ou de 15 brasage. En outre, en raison des températures élevées qui entrent en jeu lors du soudage et du brasage, les pièces à fixer subissent fréquemment des déformations thermiques. On connait par la demande de brevet allemand NO 22 48 374 un ensemble de tige de piston dans lequel une 20 broche de fixation solidaire de la pièce est enfoncée dans l'extrémité de la cavité intérieure d'une tige de piston tubulaire. Cette broche est munie d'une gorge sur sa face périphérique. On déforme la matière de la tige au niveau de cette gorge de façon qu'elle remplisse complètement cel- 25 le-ci. Cette déformation a pour conséquence de faire appa- raitre une gorge sur la face périphérique de la tige de piston, de sorte que cette dernière n'est plus lisse sur toute sa longueur. En d'autres termes, la longueur utile de la tige de piston est réduite. 30 L'invention concerne aussi un procédé de fabrica- tion d'un ensemble de tige de piston comportant une tige de piston en forme de tube métallique ayant un diamètre intérieur et un diamètre extérieur initiaux et définissant intérieurement une cavité, ainsi qu'au moins un élément 35 terminal muni d'une broche d'assemblage et fixé dans une partie extrême respective de la dite cavité, procédé qui consiste à introduire la broche d'assemblage dans la par- 2483288 2 tie extrême respective de la cavité et à immobiliser cette broche dans la tige de piston en comprimant radialement celle-ci le long d'au moins une portion de la partie extrê- me. 5 L'invention a pour objet de perfectionner ce procé- dé de façon à obtenir une meilleure liaison mécanique en- tre la tige de piston tubulaire et l'élément terminal. Elle a aussi pour objet de fixer cet élément termi- nal à la tige de piston tubulaire d'une façon aussi écono- 10 mique que possible. Elle a encore pour objet de réaliser un ensemble de tige de piston dans lequel la face périphérique cylindri- que de la tige proprement dite reste lisse même dans la partie extrême dans laquelle est enfoncée la broche d'assemblage. A cet effet, le procédé selon l'invention consiste (a) à prévoir un élément terminal muni d'une broche d'as- semblage dont le diamètre extérieur est, sur une partie au moins de sa longueur, supérieur au diamètre intérieur ini- 20 tial de la tige de piston, (b) à enfoncer axialement la broche dans la partie extrême de la cavité de façon à élargir radialement la tige de piston sur une portion au moins de la partie extrême en lui donnant un diamètre ex- térieur supérieur au diamètre extérieur initial et (c) 25 à comprimer radialement la tige de piston dans la zone de diamètre extérieur élargi jusqu'à ce que le diamètre extérieur initial soit sensiblement rétabli. Il est préférable que la compression radiale ait lieu par déformation à froid, en particulier par écrouis- 30 sage. Pour obtenir une liaison ayant une résistance mécanique maximale, on peut prévoir une broche d'assemblage présentant au moins un épaulement venant en contact avec la matière de la tige de piston sur la face de révolution 35 interne de celle-ci et défini par un évidement. Pour ré- sister à des forces axiales importantes, cet épaulement sera tourné dans la direction dans laquelle sont orientés 248328 d les axes respectifs de la tige de piston et de la broche d'assemblage. L'évidement peut être constitué par une gor- ge. Celle-ci présente l'avantage de fournir deux épaule- ments tournés dans la direction axiale, mais dans des sens 5 inverses l'un de l'autre, de sorte que la liaison entre la tige de piston et la broche d'assemblage peut transmettre des forces axiales considérable, aussi bien de compression que de traction. Dans une autre forme d'exécution, il est prévu un évidement ayant un fond plat et parallèle a l'axe de la bro- che. Cette forme d'évidement définit aussi deux épaulements tournés dans la direction axiale, en sens inverse l'un de l'autre; elle fournit en outre une grande résistance à la torsion de la liaison entre la tige de piston et la broche 15 d'assemblage. Pour obtenir une résistance maximale à la torsion, on peut prévoir un épaulement tourné dans le sens périphé- rique par rapport à l'axe de la broche d'assemblage. On peut obtenir une pluralité d'épaulementstournés dans ce 20 sens en moletant la face périphérique de la broche sur une partie au moins de sa longueur. Pour réaliser la broche d'assemblage on peut partir d'une pièce allongée cylindrique ayant un diamètre exté- rieur sensiblement égal au diamètre intérieur initial de 25 la tige de piston tubulaire. On peut alors, par compres- sion axiale de cette pièce, obtenir sur la partie de lon- gueur précitée un diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur initial. On a constaté qu'il doit être supérieur d'au moins 0,5 mm et de préférence de 1,0 mm pour obtenir 30 une liaison très résistante entre la tige de piston et la broche, d'une part, et, d'autre part, pour faciliter le travail de compression radiale. Pour faciliter la pénétration de la broche dans la cavité de la tige de piston tubulaire, il peut être prévu 35 à l'extrémité intérieure de la première une partie dont le diamètre extérieur est sensiblement égal au diamètre inté- rieur initial de la tige de piston, cette partie étant ac- 248328e 4 colée à la petite base d'une partie tronconique. Cette par- tie extrême permet de centrer commodément la broche d'as- semblage avant de l'enfoncer à force dans la cavité de la tige de piston. 5 On peut faciliter encore davantage l'introduction de la broche en chanfreinant l'arête circulaire de son extrémité intérieure. L'élément terminal peut être conformé en organe de liaison entre la tige de piston et un piston. Comme varian- 10 te, il peut être conformé en organe de liaison entre la ti- ge de piston et un élément d'une structure. Les ensembles-de tige de piston selon l'invention sont particulièrement utiles en relation avec des appareils à cylindre et piston hydrauliques, pneumatiques et oléo- 15 pneumatiques,par exemple des amortisseurs des jambes élas- tiques et des ressorts à gaz. Dans ce domaine d'applica- tion, il faut généralement prévoir un premier organe de liaison avec un piston à une extrémité de la tige de pis- ton et un second organe de liaison avec un élément de 20 structure, par exemple un élément de carrosserie d'automo- bile, à son autre extrémité. Lorsque l'ensemble de tige de piston doit être uti- lisé dans des appareils à cylindre et piston contenant un fluide sous une forte pression, il peut être désirable de 25 prévoir des moyens d'étanchéité spécifiques entre la bro- che et la tige de piston tubulaire. Le procédé selon l'invention présente l'avantage particulier que les exigences en matière de précision dans la fabrication ne sont pas très sévères. Par exemple, on 30 peut utiliser comme tige de piston proprement dite un tron- çon de tube étiré tel qu'il sort du banc d'étirage. D'au- tre part, la broche peut être une pièce profilée tournée sur un tour automatique. L'ensemble de tige de piston peut être usinée à la 35 suite de la compression radiale. Cette opération d'usina- ge peut être limitée à la face externe cylindrique de la tige de piston. Dans les cas o un centrage précis de 1' 2483286 5 élément terminal par rapport à la tige de piston est néces- saire, il peut être soumis lui aussi à une opération d'u- sinage. La face cylindrique externe peut être rectifiée par exemple sur une rectifieuse sans centres. La tige de 5 piston peut être ensuite chromée. Les ensembles de tige de piston selon l'invention présentent l'avantage considérable que la longueur utile de la tige de piston est égale à la longueur totale. Il en résulte une diminution de l'encombrement en longueur de I' 10 appareil à cylindre et piston qui comporte cet ensemble. Alors que dans les ensembles de tige de piston dans lesquels les éléments terminaux sont fixés par sondage ou brasage, des ouvertures sont nécessaires pour équilibrer la pression à l'intérieur de la cavité, les ensembles fabri- 15 qués par le procédé selon l'invention ne nécessitent pas de telles ouvertures. Etant donné que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ne nécessite pas de températures élevées pen- dant l'opération de fixation, il n'existe aucune limite 20 dans le choix des matériaux de la tige de piston tubulaire et des éléments terminaux. On peut, par exemple, utiliser de l'acier inoxydable. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1l aide de la description qui suit, en référence au dessin 25 schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes de mise en oeuvre de ce pro- cédé: Fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un amortisseur comportant un ensemble de tige de piston fabriqué par le 30 procédé selon l'invention, Fig. 2A et 2B montrent deux étapes successives d' une première forme de mise en oeuvre du procédé selon 1' invention; Fig. 3A et 3B montrent deux étapes successives d'u- 35 ne deuxième forme de mise en oeuvre de ce procédé; Fig. lA et 4B montrent deux étapes successives d'u- ne troisième forme de mise en oeuvre de ce procédé; 2483286 6 Fig. 5A et 5B montrent deux étapes successives d'u- ne quatrième forme de mise en oeuvre de ce procédé; Fig. 6A et 6B montrent deux étapes successives d'u- ne cinquième forme de mise en oeuvre de ce procédé; 5 Fig. 7 est une vue en coupe radiale montrant la ré- alisation de l'opération d'écrouissage. La figure 1 montre un amortisseur à tube unique, qui comprend un cylindre 1, un piston 2 et une tige de pis- ton 2. La tige de piston 3 est munie à ses deux extrémités 10 d'éléments terminaux respectifs conformés en organes de li- aison 4, 3, l'élément terminal 4 servant à la liaison entre la tige de piston i et le piston 2, -tandis que l'élément terminal 5 sert à relier la tige de piston 1 à un élément de structure extérieur appartenant à la carrosserie du véhicule à moteur. On retrouve à la figure 2A la tige de piston . et l'élément terminal de liaison 4. La partie de droite de la figure 3 montre la tige de piston tubulaire 3 sous sa for- me initiale, telle qu'elle vient du banc d'étirage pour tu- 20 bes. On peut voir dans la partie gauche de cette figure la broche d'assemblage 4a de l'élément terminal 4 après son introduction dans la cavité de la tige de piston 3. On voit clairement que le diamètre extérieur de la broche 4a est supérieur au diamètre intérieur initial de la tige tu- 25 bulaire de piston 3, de sorte que l'introduction de la bro- che provoque un élargissement de cette dernière. On peut constater que la broche 4a présente à son extrémité intérieure une partie 7, dont le diamètre exté- rieur est sensiblement égal au diamètre intérieur initial 30 de la tige de piston 3, de sorte que cette partie extrême peut être utilisée pour le centrage de la broche avant de l'enfoncer axialement dans la tige tubulaire. On notera aussi que la partie extrême 7 est suivie d'une partie tron- conique divergente 8, qui provoque l'élargissement de la 35 tige . pendant l'introduction de la broche d'assemblage 4a dans la cavité de cette dernière. On peut constater enfin que la broche 4a présente u- 2483286 7 ne gorge 6, dont les flancs définissent deux épaulements 6a et 6b. La figure 2B montre la liaison entre la tige dé pis- ton tubulaire 2 et la broche d'assemblage 4a-apr's que la 5 tige tubulaire 3 a été comprimée radialement par écrouissa- ge de sa partie dans laquelle est enfoncée la broche. On peut constater qu'après cet écrouissage, la face cylindri- que externe de la tige i est redevenue lisse sur toute la longueur de celle-ci et que la matière de la tige a pénétré 10 dans la gorge de la broche et est en contact avec les épau- lements 6a et 6b, établissant ainsi entre la tige et la broche une liaison positive qui permet la transmission de forces axiales considérables dans les deux sens. On notera que le diamètre maximal de la broche 4a 15 est supérieur de O,7mm à 1,5mm au diamètre intérieur ini- tial de la tige de piston 3. La figure 7 montre une opération d'écrouissage. La tige de piston 3 est montée dans un mandrin fixe non repré- senté. On introduit dans le système rotatif d'écrouissage 20 la partie de la tige de piston dans laquelle est enfoncée la broche 4a. Le système rotatif comporte un élément annu- laire rotatif 20, dans lequel sont guidés dans le sens ra- dial une pluralité de marteaux 21. Les extrénités radiale- ment intérieures de ces marteaux 21 agissent sur la face 25 externe de la tige de piston 3, tandis que leur extrémité radialement extérieure est en contact avec un profil de came 22 d'un élément fixe de commande 3. Dans cet exemple, la tige de piston 2 est en acier inoxydable, de sorte qu'elle peut être exposée à des mi- 30 lieux corrosifs sans qu'un chromage soit nécessaire. Après l'opération d'écrouissage, la face cylindrique externe de la tige de piston 3 est lisse et pr6sente un diamètre cons- tant sur toute sa longueur. On soumet ensuite la tige 2 à une opération de rectification sur une machine sans cen- 35 tres. Aux fig. 3A et 3B, les pièces et parties analogues sont désignées par les mêmes références qu'aux figures 2A 2483286 8 et 2B, mais augmentées de 100. On peut voir à la figure 3A la tête 109 d'une bro- che d'assemblage 104a, cette tête ayant un diamètre exté- rieur supérieur au diamètre intérieur initial de la tige 5 de piston creuse 103. Un épaulement 106b forme la transi- tion entre la tête 109 et le corps de la broche 104a. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 4A et 4B, deux têtes 209 et Ail ont été formées par com- pression axiale sur la broche d'assemblage 204a. Les faces 10 périphériques de ces têtes 209 et 213 présentent un moleta- ge 211. La présence de ces moletages 211 permet la transmis- sion d'un couple de torsion élevé entre l'élément terminal 204 et la tige de piston tubulaire 203. On notera en outre 15 que la partie terminale 207 de la broche présente à son ex- trémité libre un chanfrein tronconique 214. Dans cette for- me d'exécution aussi, des épaulements sont définis par les têtes 209 et 213. Les figures 5A et 5B montrent une forme d'exécution 20 dans laquelle un joint d'étanchéité annulaire 312 est prévu entre la tige de piston tubulaire 303 et la broche d'assem- blage 304a. Une gorge peut être prévue sur la face périphé- rique de la broche 304a pour loger le joint annulaire 312. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 25 6A et 6B, une gorge 410 a été formée sur la face périphé- rique de la broche d'assemblage 404a, gorge qui est défi- nie par deux flancs 410a et 410b, qui la délimitent le long de l'axe de la broche, et par un fond sensiblement plat 410c, qui s'étend parallèlement à l'axe de la tige de 30 piston 403. Dans cette forme d'exécution également, la forme i- nitiale de la tige de piston 403 est rétablie par l'opéra- tion d'écrouissage, laquelle donne à sa face périphérique l'aspect d'un cylindre de diamètre constant sur toute sa 35 longueur, comme on peut le voir à la figure 6B. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux formes d'exécu- 2483286 9 tion qui viennent d'être décrites à titre d'exemples seule- ment; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. Les broches d'assemblage, par exemple, peuvent a- 5 voir différents profils. La broche peut en outre être fai- te d'un matériau extrêmement ductile, dont la forme peut donc être modifiée par l'opération de compression. Dans ce cas, la broche peut avoir une face externe cylindrique lis- se, sans aucun profil. 2483286 10 - REVENDICATIONS - 1.- Procédé de fabrication d'un ensemble de tige de piston comportant une tige de piston en forme de tube métallique ayant un diamètre intérieur et un diamètre ext6- 5 rieur initiaux et définissant intérieurement une cavité, ainsi qu'au moins un élément terminal muni d'une broche d' assemblage et fixé dans une partie extrême respective de la dite cavité, qui consiste (1) à introduire la broche d'assemblage dans la partie extrême respective de la cavité, et (2) à immobiliser cette broche dans la tige de piston en comprimant radialement celle-ci le long d'au moins une portion de la partie extrême, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à 15 (a) prévoir un élément terminal muni d'une broche d'assem- blage dont le diamètre extérieur est, sur une partie- au moins de sa longueur, supérieur au diamètre inté- rieur initial de la tige de piston, (b) enfoncer axialement la broche dans la partie extrême 20 respective de la cavité de façon à élargir radialement la tige de piston sur une portion au moins de la partie extrême en lui donnant un diamètre extérieur supérieur au diamètre initial, et (c) comprimer radialement la tige de piston dans la zone de 25 diamètre extérieur élargi jusqu'à ce que le diamètre extérieur initial soit sensiblement rétabli. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la compression radiale est effectuée par déforma- tion à froid de la matière de la tige de piston. 30 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la compression radiale est effectuée par écrouis- sage. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la broche d'assemblage est munie d'au moins un 35 évidement (6) définissant au moins un épaulement (6a; 6b) venant en contact avec la matière de la tige de piston (3), sur la face de révolution interne de celle-ci. 2483286 11 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'épaulement (6a; 6b) est tourné dans la direc- tion de l'axe de l'ensemble de tige de piston. 6.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé 5 en ce qu'il est prévu un évidement annulaire. 7.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu un évidement (410) ayant un fond (410c) plat et parallèle à l'axe de la broche d'assemblage. 8.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé 10 en ce que l'épaulement est tourné dans le sens périphérique par rapport à l'axe de la broche d'assemblage. 9.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de la longueur de la broche d'assembla- ge dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre in- 15 térieur initial de la tige de piston est formée par compres- sion axiale de la broche. 10.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la partie de la broche de diamètre supérieur au diamètre intérieur initial de la tige de piston, ce dia- 20 mètre extérieur est supérieur d'au moins 0,5wm à ce dîamé. tre intérieur initial. 11.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que dans la partie de la broche de diamètre supérieur au diamètre intérieur initial de la tige de piston, ce dia- 25 mètre extérieur est supérieur d'au moins 1 mm à ce diamé- tre intérieur initial. 12.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la broche d'assemblage est munie à son extrémité intérieure d'une partie terminale (7) dont le diamètre ex- 30 térieur est sensiblement égal au diamètre intérieur ini- tial de la tige de piston tubulaire (3), cette partie étant accolée à la petite base d'une partie tronconique (8). 13.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arête circulaire à l'extrémité intérieure de 35 la broche d'assemblage présente un chanfrein tronconique. 14.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément terminal (4) est conformé en organe 248328`6 12 de liaison entre l'ensemble de tige de piston et un pis- ton (2). 15.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément terminal (5) est conformé en organe de 5 liaison entre l'ensemble de tige de piston et un élément d'une structure. 16.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens d'étanchéité sont prévus entre la broche d'assemblage et la tige de piston tubulaire. 10 17.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige de piston tubulaire est un tronçon de tube étiré, tel qu'il sort du banc d'étirage. 18.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de tige de piston est soumis à une 15 opération d'usinage après la compression radiale. 19.- Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'ensemble de tige de piston est rectifié. sur une rectifieuse sans centrés. 20.- Procédé selon la revendication 18, caractérisé 20 en ce que la tige de piston est chromée après l'opération d'usinage.