Brevet FR2492931A1 — publié le 19820430

Z 49293 t La présente invention concerne une tige de piston tubulaire, notamment pour des amortisseurs et des disposi- tifs à ressort de véhicules à moteur. Elle concerne aussi un procédé de fabrication de cette tige de piston. On connait déjà par la description qui en est faite dans le modèle d'utilité allemand Ne 7 930 294 une-tige de piston tubulaire qui présente à une extrémité un prolonge- ment de diamètre réduit façonné à froid ou à chaud. Ce prolongement est destiné à être relié a un autre élément de structure, par exemple une articulation, qui assure la liaison avec la carrosserie d'un véhicule à moteur. Pour améliorer la rigidité de cette tige de piston tubulaire, il est connu en outre de remplir l'intérieur du tube d'al- liage léger fondu. Il en résulte toutefois un alourdisse- piston tubulaire, on ne peut plus utiliser cet espace com- me chambre de travail supplémentaire ou comme chambre d' équilibre. L'invention a donc pour objet d'éliminer les incon- vénients ci-dessus et de réaliser une tige de piston tubu- laire du même type, mais d'une conception simple et d'un coût de fabrication modique, dont l'intérieur peut être fermé de façon étanche aux gaz par une opération facile effectuer. A cet effet, dans la tige de piston selon l'inven- tion, un organe d'obturation est prévu à l'intérieur du prolongement de diamètre réduit, organe qui est fixé à la tige de piston en façonnant ce prolongement. Selon l'invention, on introduit l'organe d'obtura- tion dans l'extrémité concernée de la tige de piston, a- près quoi on forme le prolongement en diminuant le diamè- tre de la partie terminale de la tige. De ce fait, on fer- me en même temps l'intérieur de la tige d'une manière é- tanche aux gaz à l'extrémité concernée sans opération sup- plémentaire. La tige de piston est donc d'une construction simple et le coût de sa fabrication est faible. Il cons vient de signaler qu'il n'a pas été possible à ce jour de réduire à zéro le diamètre intérieur du tube 'dans la par- tie terminale et de réaliser ainsi une fermeture étanche aux gaz à l'extrémité correspondante de la tige de piston. Il faut préciser en outre que dans un amortisseur, la fer- meture doit être étanche à des gaz maintenus sous une pres- sion d'au moins 60 bars. Selon une autre caractéristique de l'invention, I' organe d'obturation est une broche cylindrique qui s'étend sur presque toute la longueur du prolongement de diamètre réduit. Avec un organe d'obturation cylindrique de ce ty- pe, la face interne du prolongement de diamètre réduit et lisse et durcie; sans cet organe, elle deviendrait rugueu- se, ne serait pas cylindrique et présenterait des fissures. En rendant cette face lisse et dure, on évite la fissura- tion, de sorte que le prolongement de diamètre réduit peut résister à des charges plus importantes. Du fait que l'or- gane d'obturation est en contact avec la face interne du prolongement sur toute la longueur de celui-ci, on obtient une fermeture parfaitement étanche de l'intérieur de la ti- ge de piston sans que la fabrication de cette dernière né- cessite une opération supplémentaire. La broche cylindrique qui constitue l'organe d'ob- turation est, selon une autre caractéristique de l'inven- tion, plus épaisse à son extrémité intérieure. La partie plus épaisse peut avoir la forme d'une tête conique. Cette modification est particulièrement utile pour les tiges de piston qui sont soumises à des pressions extrêmement éle- vées; de plus, des moyens d'étanchéité supplémentaires peuvent être prévus dans la partie plus épaisse. On peut utiliser des organes d'obturation de concep- tion extrêmement simple. Dans une variante de la tige de piston selon l'invention, on peut utiliser comme organe d' obturation une bille. L'organe d'obturation peut être métallique, de pré- férence en acier. Toutefois, si la configuration du pro- longement de diamètre réduit est obtenue par façonnage à froid, en particulier par écrouissage, il est également possible d'utiliser un organe d'obturation en matière plas- tique. L'invention prévoit aussi d'appliquer un agent d' étanchéité sur la surface de l'organe d'obturation. Cet a- gent peut être liquide ou pâteux. Il est cependant égale- ment possible de munir l'organe d'obturation d'un organe d'étanchéité ordinaire. L'invention concerne en outre un procédé de fabri- cation d'une tige de piston tubulaire qui consiste à (a) prendre un élément tubulaire, (b) réduire la section d'au moins une partie terminale de cet élément, et (c) introduire un organe d'obturation dans la cavité défi- nie par la dite partie terminale avant que la réduc- tion de section soit achevée, de façon à immobiliser le dit organe dans cette partie et de fermer de façon étanche la dite cavité. De toute façon, l'invention sera bien comprise a 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cette tige de piston et d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procé- dé selon l'invention: Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un élé- ment tubulaire avec un prolongement de diamètre réduit dans lequel est insérée une broche cylindrique; Fig. 2 est une vue similaire à celle de fig. 1, mais dans laquelle la broche cylindrique présente une tête conique à son extrémité intérieure; Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'une for- me d'exécution dans laquelle la réduction de diamètre du prolongement a lieu par paliers, 249È931 Fig. 4 est une vue en coupe longitudinale d'une ti- ge de piston dans laquelle la transition entre la tige pro- prement dite et son prolongement est relativement courte; Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale d'une ti- ge de piston tubulaire dans laquelle l'organe d'obtura- tion est une bille; Fig. 6 est une vue en coupe agrandie d'un détail de fig. 2; Fig. î est une vue en coupe transversale d'un outil à rétreindre par écrouissage pour réduire la section de 1' élément tubulaire; Fig. 8 est une vue de côté d'un agencement pour in- troduire un organe d'obturation en forme de broche dans I' élément tubulaire; Fig. 9 est une vue de côté d'un agencement pour in- troduire un organe d'obturation en forme de bille dans 1' élément tubulaire; Fig. 10 est une vue de côté et partiellement en cou- pe longitudinale montrant la tige de piston selon l'inven- tion montée dans un dispositif à cylindre et piston. Dans les figures 1 à 9, une seule extrémité de la tige de piston tubulaire selon l'invention a été représen- tée. L'autre extrémité peut être aussi munie d'un organe d'- obturation. Lorsque cette autre extrémité est celle qui se trouve à l'intérieur d'un cylindre associé, elle peut aus- si rester ouverte. Le façonnage du prolongement de diamè- tre réduit peut être effectué par écrouissage, auquel cas l'organe d'obturation, en particulier la broche cylindri- que 4,peut être introduit avant l'opération d'écrouissage. Cette broche s'étend sur toute la longueur du prolonge- ment 2. Par l'écrouissage, la face interne du prolongement est amenée en contact intime avec la broche cylindrique 4, de sorte que l'intérieur 9 de la tige de piston i est fer- mé d'une façon parfaitement étanche aux gaz sous pression a cette extrémité de la tige. Du fait que la face externe de la broche est cylindrique, il ne se produit pas de fis- sures dans la dite face interne, malgré la déformation considérable subie par le prolongement. De plus, la face interne du prolongement ne devient pas rugueuse et ne s' ovalise pas. Elle est au contraire rendue lisse et dure par la présence de la broche. Par ailleurs, cette dernière agit comme un élément de renforcement rapporté, de sorte que le prolongement peut supporter des charges plus impor- tantes. Ceci est particulièrement vrai lorsque la broche est métallique et de préférence en acier. Si le prolongement de diamètre réduit est par con- tre façonné à froid, on peut utiliser aussi une broche cy- lindrique 4 en matière plastique. Qu'elle soit faite de métal ou de matière plastique, remplit parfaitement sa fonction d'obturation étanche de l'intérieur 9 de la tige de piston, sans qu'une opération supplémentaire soit néces- saire. La forme d'exécution représentée à la figure 2 dif- fère de celle décrite en référence à la figure 1 par une configuration différente de la broche cylindrique 4 intro- duite dans le prolongement 2 de diamètre réduit, cette broche étant ici munie d'une tête conique 5. Cette derniè- re est particulièrement adaptée pour recevoir un organe d' étanchéité supplémentaire, serré entre sa face externe et la face interne de la zone de transition Ad Lorsque le prolongement 2 de diamètre réduit est formé dans une partie terminale de l'élément tubulaire 1, par exemple par écrouissage, on peut prévoir une transi- tion par gradins 6, comme dans la forme d'exécution repré- sentée à la figure 3, ou une transition courte, comme cel- le désignée par la référence Z a la figure 4. Dans ces for- mes d'exécution aussi, la broche cylindrique 4 assure une bonne étanchéité aux gaz. A la figure Y, on peut voir un organe d'obturation en forme de bille 8 introduit avant que le prolongement 2 de diamètre réduit ait été façonné et cette bille 8 est fixée au cours de l'opération de façonnage, par le rétré- cissement qui en résulte. Comme le montrent toutes les for- mes d'exécution, on peut utiliser des organes d'obtura- tion de configuration simple pour obtenir la fermeture é- tanche aux gaz de l'intérieur 9 du tube. Suivant le maté- riau dont est fait l'organe d'obturation, il peut être u- tile d'appliquer sur celui-ci un agent d'étanchéité liqui- de ou pâteux avant de l'introduire dans le prolongement ou de le munir d'un organe d'étanchéité. On peut voir à la figure 6 que la tête conique 5 de la broche cylindrique 4 est munie d'une gorge 10. Un joint d'étanchéité annulaire 11 est logé dans cette gorge 10. Ce joint est en contact étanche avec la face interne de la partie de transition tronconique 2 entre la tige de piston et son prolongement. La figure 7 représente un dispositif à rétreindre par écrouissage qui peut être utilisé pour diminuer la section de l'élément tubulaire et réaliser ainsi la partie terminale comprenant le prolongement 2 de diamètre sensi- blement constant. L'outil à rétreindre comporte un élément annulaire fixe 12, dans lequel sont guides radialement des marteaux 13. Ces marteaux 1 sont déplacés dans le sens ra- dial indiqué par la double flèche 14 par une bague d'en- traînement 15, dont la face interne représente un profil de came ondulé. L'élément tubulaire 1 monté au centre de l'outil est entraîné en rotation pendant l'écrouissage. A la figure 8, l'outil d'écrouissage, sommairement représenté, est désigné par la référence 17. Un organe d' introduction de la broche 4 est désigné par la référence 18. Cet organe est muni d'un alésage 19, dans lequel la broche est montée avec un ajustement légèrement frottant. L'organe d'introduction 18 peut se déplacer relativement = a un support 20, tant dans la direction de la double flè- che 21 que dans une direction perpendiculaire au plan de la figure. A cet effet, l'organe d'introduction 18 peut faire partie d'un corps magnétique 22, qui adhère au sup- port 20, lequel est en fer. La broche peut donc être intro- duitr dans l'élément tubulaire 1 avant que commence la ré- duction de diamètre ou tout au moins avant qu'elle soit terminée. Le positionnement de la broche 4 relativement ai l'axe de la partie 2 est effectué par déplacement du corps magnétique 22 relativement à l'élément support 20. L'extré- mité de la broche 4 qui dépasse de la partie rétrécie 2 de l'élément tubulaire 1 peut être coupée une fois que l'opé- ration d'écrouissage est terminée. La figure 9 montre un dispositif pour introduire un organe d'obturation 8 en forme de bille. Cette bille 8 est montée dans une cuvette 2 en forme de calotte sphérique, placée à l'extrémité libre d'une aiguille 24, laquelle est rendue solidaire d'un élément support 25 animé d'un mouve- ment alternatif rectiligne. La bille 8 peut être immobili- sée dans la cuvette 2 par action magnétique ou par tun ef- fet d'aspiration. Le diamètre de la cuvette 23 est infé- rieur à celui de la bille 8, de façon a permettre un ali- gnement automatique de cette dernière sur l'axe de la partie 2 de l'élément tubulaire dont le diamètre est en cours de réduction. Une fois la bille 8 immobilisée par le rétrécissement de la section intérieure de la partie 2, I' élément support 25 se déplace dans le sens de la flèche 26 pour que l'aiguille 24 et la cuvette 23 se séparent d'elle. La figure 10 montre une tige de piston terminée dé- signée par la référence générale 27, tige fabriquée confor- mément à l'invention. La partie droite de cette tige 27 correspond à la forme d'exécution décrite en référence a la figure 4. La partie rétrécie 2 présente un filetage ex- térieur 28, sur lequel est vissée une patte à oeil 29, comme élément d'articulation. L'extrémité gauche de l'élé- ment tubulaire 1 est fixée à un piston 30. Ce piston 30 coulisse dans un cylindre 31, dont une paroi en bout 32 est pleine, tandis que son autre paroi en bout est con- formée en élément annulaire de guidage et d'étanchéité 3 pour le passage de la tige de piston 27. Une autre patte a oeil 34 est fixée sur la paroi en bout pleine 32. On re- marquera que la cavité 35 définie intérieurement par le cylindre 31 communique avec la cavité 36 définie intérieu- rement par la tige de piston 27. Cette cavité 36 est fer- mée de manière étanche aux gaz par la broche cylindrique 4. Le diamètre extérieur de départ de l'élément tubu- laire 1 est désigné par la référence Da, son diamètre in- téz-ieur de départ étant d'signé par la référence D.. Le diamètre e. xttàrieur final de la partie 2 après l'opération d'écrouissage est indiqué par da, tandis que di désigne le diamètre intérieur final de la partie 2, qui correspond au diamètre extérieur de la broche 4. A titre d'exemple, le diamètre Da est compris entre 18 et 25 mm et le diamètre D. entre 13 et 17 nm, les plus petites valeurs de D. cor- respondant aux plus petites valeurs de Da. L'opération d' écrouissage amène la partie 2 (t un diamètre extérieur fi- nal da compris entre 9 et 11! mm, les plus petites valeurs correspondant, ici aussi, au plus petites valeurs de D et a de D.. i L'élément tubulaire est en acier St 52 ou C 35. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux formes d'exécu- tions qui viennent d'être décrites à titre d'exemples seu- lement; elle en embrasse, au contraire, toutes les varian- tes de réalisation. - REVENDICATIONS - I.- Tige de piston, notamment pour des amortis- seurs et des dispositifs à ressort de véhicules à moteur, constituée par un élément tubulaire muni, à l'une au moins de ses extrémités, d'un prolongement de diamètre réduit destiné à être fixé à un élément de structure associé, caractérisée en ce qu'un organe d'obturation (4; 8) est prévu à l'intérieur du prolongement de diamètre réduit, organe qui est fixé à la tige de piston en façonnant ce prolongement (2,3). 2.- Tige de piston selon la revendication 1, carac- tée en ce que l'organe d'obturation est une broche cylin- drique (4). 3.- Tige de piston selon la revendication 2, carac- térisée en ce que le prolongement (2,3) de diamètre réduit comprend une partie terminale (2) de diamètre sensiblement constant, et en ce que la broche cylindrique (4) s'étend à l'intérieur de cette partie terminale, à peu près sur tou- te la longueur de celle-ci. 4.- Tige de piston selon la revendication 2, carac- térisée en ce que la broche cylindrique (4) présente à son extrémité tournée vers l'intérieur de l'élément tubulaire une tête (5) plus épaisse qu'elle. 5.- Tige de piston selon la revendication 4, carac- térisée en ce que la tête (5) de la broche cylindrique (4) est conique. 6.- Tige de piston selon la revendication 4, carac- térisée en ce que la tête (5) de la broche cylindrique (4) est située dans une partie de transition (31 de diamètre décroissant, adjacente à une partie terminale (2) de dia-- mètre sensiblement constant du prolongement (2,3). 7.- Tige de piston selon la revendication 1, carac- térisée en ce que l'organe d'obturation est une bille (8). 8.- Tige de piston selon la revendication 1, carac- térisée en ce que l'organe d'obturation est en métal, en particulier en acier. 9.- Tige de piston selon la revendication 1, carac- têriée en ce que l'organe d'obturation est en matière plastique. 10.- Tige de piston selon la revendication 1, carac- térisée en ce que l'organe d'obturation (4; 8) est muni de moyens d'étanchéité sur sa face externe. 11.- Procédé de fabrication d'une tige de piston se- lon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste a (a) prendre un élément tubulaire, (b) réduire la section d'au moins une partie terminale de cet élément, et (c) introduire un organe d'obturation dans la cavité défi- nie par la dite partie terminale avant que la réduc- tion de section soit achevée, de façon à immobiliser le dit organe dans cette partie et de fermer de façon étanche la dite cavité.