Brevet FR2492491A1 — publié le 19820423

La présente invention concerne un piston apte à ê- tre utilisé dans un dispositif pneumatique, hydraulique ou oléopneumatique qui comporte un cylindre, le dit piston étant monté coulissant à l'intérieur de ce cylindre, étant en outre muni de moyens d'amortissement et relié à une ti- ge de piston, la cavité définie intérieurement par le cy- lindre étant remplie d'un fluide gazeux et/ou liquide et étant divisée par le piston en deux chambres de travail, la tige de piston traversant des moyens de guidage et d'é- tanchéité prévus à une extrémité du cylindre et les moyens amortisseurs comprenant un passage étranglé constamment ou- vert entre les deux chambres de travail. Le brevet allemand No 7 833 144, par exemple, dé- crit un ressort à gaz ayant entre les chambres de travail un passage constamment ouvert, qui consiste en un alésage de très petit diamètre, parallèle à l'axe du piston. Ce passage étranglé ne produit un effet que la tige de piston se déplace de l'intérieur vers l'extérieur du cylindre et il est adapté à limiter à une valeur prédéterminée la vi- tesse à laquelle la tige de piston exécute cette course de sortie. Dans les ressorts à gaz o la pression inté- rieure est élevée, notamment, le passage étranglé doit a- voir une section de diamètre compris entre 0,3 et 0,4 mm, environ, pour qu'il produise l'effet d'amortissement dési- ré. Avec une section aussi petite, le risque de colmatage du passage est évident, car des impuretés même extrêmement fines peuvent en obstruer la section. De plus, l'alésage doit être réalisé avec une très grande précision pour main- tenir l'effet d'amortissement dans la marge de tolérance requise. L'invention a donc pour objet de remédier aux in- convénients des pistons traditionnels de ce type et de fournir pour un piston coulissant dans un cylindre des moy- ens d'amortissement simples à réaliser et d'un fonctionne- ment très sûr, moyens dont l'effet reste en outre dans les limites de la marge de tolérance prescrite. A cet effet, dans le piston selon l'invention, le passage étranglé constamment ouvert comporte au moins un canal étranglé en forme de spirale, qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe du piston. Cette configuration en spirale du canal étranglé permet à celui-ci d'être re- lativement long et d'avoir une section plus grande en pro- portion, ce qui empêche les impuretés entratnées par le fluide amortisseur de l'obstruer. L'effet amortisseur dési- ré peut être obtenu de manière simple par le choix de la longueur et de la section appropriées du canal. Une sec- tion relativement grande de ce dernier présente l'avantage que les impuretés qui-peuvent être entraînées ne peuvent s'y déposer, mais sont refoulées hors du canal par le cou- rant de fluide amortisseur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le canal étranglé s'étend dans le plan perpendiculaire à l'a- xe du piston sur un angle de plus de 360%. Grâce à la con- figuration en spirale, il est alors facile de prévoir un passage étranglé d'une grande longueur sur l'une des fa- ces en bout du piston. On pourra donc, pour obtenir la ré- sistance à l'écoulement prédéterminée désirée, donner au canal une section qui est grande en proportion. Pour cette raison, le pas choisi pour la spirale est capital pour la longueur du canal et il peut être facilement adapté à 1' effet amortisseur désiré. Au moins un alésage axial prévu dans le corps de piston peut, suivant une autre caracté- ristique de l'invention, se terminer dans le canal étran- glé, dans la région de l'extrémité de ce dernier qui est la plus proche de l'axe du piston, pour qu'on soit assuré de l'écoulement du fluide amortisseur sur toute la lon- gueur du canal étranglé. Il est avantageux de donner 1' alésage axial (ou à chacun s'il y en a plusieurs) une sec- tion supérieure à celle du canal étranglé, de façon que ce soit uniquement ce dernier qui agisse comme moyen d'amor- tissement et qu'aucune condition spéciale relative à l'a- lésage axial n'ait à être remplie, qui pourrait nécessi- ter une réalisation à part, après que le piston a été fa- briqué, mais que le dit alésage puisse venir de fabrica- tion avec le piston, que celui-ci soit fritté, moulé sous pression ou par injection. La réalisation du canal étranglé proprement dit est extrêmement simple, car, suivant une autre caractéris- tique encore de la présente invention, ce canal s'étend sur une des faces en bout du corps de piston et est recou- vert par une plaque associée à ce corps pomme élément du piston.Le corps de piston muni du canal étranglé en spira- le est donc d'une fabrication simple et peu coûteuse. En outre, les techniques actuelles de moulage sous pression, de frittage et de moulage par injection permettent d'at- teindre une grande précision dans la réalisation d'un ca- nal en forme de rainure dans le corps de piston. La face en bout de ce dernier qui est munie de ce canal est recou- verte par une plaque de piston qui peut être un élément plat en matière plastique ou fait d'un matériau composite. Il est également possible de prévoir le dit canal étran- glé dans cette plaque. Dans chaque cas, l'extrémité du ca- nal qui est la plus éloignée de l'axe du piston débouche go dans une des chambres de travail. Si l'on désire un amortissement très puissant ou u- ne section relativement grande du passage étranglé, il est possible, conformément à l'invention, de prévoir un canal étranglé en spirale sur chacune des faces en bout du corps de piston et de relier l'une à l'autre par un alésage a- xial l'extrémité d'un canal proche de l'axe du piston à l'extrémité correspondante de l'autre canal. Selon une au- tre caractéristique de l'invention, il est avantageux que la fente d'entrée ou la fente de sortie, suivant le sens d'écoulement, du canal étranglé, soit approximativement tangente à la face périphérique du piston. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 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 ce piston: Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un res- sort à gaz muni d'un piston selon l'invention; Fig. 2 est une vue en bout du corps de piston sui- vant V - V de fig. I; Fig. 3 est une vue en coupe d'un ensemble de piston selon l'invention dans lequel le canal étranglé en spirale est formé dans une face d'une plaque de piston; Fig. 4 est une vue de dessus de l'ensemble de pis- ton, suivant IV - IV de fig. 3; Fig. 5 est une vue en coupe d'un ensemble de piston muni d'un canal étranglé en spirale dans chacune des faces en bout du corps de piston. La forme préférée de mise en pratique de l'inven-_ tion est un ressort à gaz, qui comporte un dispositif pneu- matique et possède une poussée sur la tige de piston égale au produit de la section de cette dernière par la pression qui règne à l'intérieur du cylindre. L'invention peut être évidemment utilisée dans n'importe quel autre dispositif pneumatique, hydraulique ou oléopneumatique dans lequel la course d'une tige de piston doit être amortie. Notam- ment dans les ressorts à gaz utilisés pour soulager l'ef- fort manuel lors de l'ouverture d'un panneau basculant au- tour d'un axe horizontal, des moyens d'amortissement sont prévus pour empêcher une course de sortie trop brutale de la tige de piston. Le ressort à gaz représenté à la figure 1 comporte un cylindre 1, dans lequel coulisse un piston désigné par la référence générale 5 et solidaire d'une tige de piston 4. L'extrémité du cylindre par laquelle sort la tige de piston est munie de moyens de guidage 2 pour cette derniè- re et de moyens d'étanchéité.2 pour isoler de l'extérieur l'intérieur du cylindre. Le piston 5, qui est monté sur un prolongement 13 de la tige de piston, divise l'espace intérieur du cylindre 1 en deux chambres de travail à vo- lume variable, dont l'une 14 est au-dessus du piston, tan- dis que l'autre 15 est au-dessous. Les chambres de travail 14 et 15 sont remplies toutes deux d'un gaz sous pression. Le pistdn 5 est un ensemble qui comprend un corps de pis- ton 6, disposé entre une plaque 9 et un disque 10. Un évi- dement annulaire le long de la périphérie d'une face en bout du corps de piston 6 définit avec le disque de piston une gorge 11, dont la largeur est supérieure à l'épais- seur d'un segment de piston 12. La profondeur de la gorge est également supérieure.à la largeur, mesurée dans le sens radial, du segment de piston. Ce segment 12, qui est en contact étanche avec la face interne du cylindre 1, peut donc se déplacer axialement à l'intérieur de la gorge 11. Le corps de piston 6 présente en outre un alésage axial 7, qui débouche dans un canal étranglé 8. Cet alésage 7 et ce canal 8 définissent ensemble le passage constamment ou- vert entrS es deux chambres de travail 14 et 15. La figure 2.montre le canal étranglé 8 placé dans le corps de piston 6 et l'on peut y voir que l'alésage axial 7 débouche dans le canal 8 dans la région de l'extrémité de celui-ci qui est proche de l'axe du piston et que ce canal s'étend en spirale sur la face en bout inférieure du corps de piston 6. Pour que l'écoulement du fluide dans la chambre de tra- vail 15 ne soit pas perturbé, il est avantageux de donner à la plaque de piston 9 un diamètre inférieur à celui du corps de piston 6. Le mode de fonctionnement du ressort à gaz représen- té aux figures 1 et 2 sera décrit plus loin. La poussée exercée sur la tige de piston est due A la pression qui rè- gne à l'intérieur du cylindre et elle est égale au pro- duit de cette pression par la section de la tige de piston. La vitesse à laquelle la tige de piston, sous l'effet de cette poussée, se déplace de l'intérieur vers l'extérieur du cylindre 1 est déterminée par les moyens d'étranglement prévus à l'intérieur du piston 5. Pendant que la tige de piston 4 se déplace de l'intérieur vers l'extérieur du cy- - lindre 1, le fluide amortisseur contenu dans la chambre 14 s'écoule à travers une ouverture 2$ ménagée dans le disque de piston 10, puis dans l'alésage axial Z et le canal é- tranglé 8 pour arriver dans la chambre de travail 1. L' amortissement de cette course de sortie de la tige de pis- ton est fonction, pour l'essentiel, de la longueur et de la section du canal étranglé en spirale 8 dans lequel cir- cule le fluide amortisseur avant d'atteindre la chambre de travail 15. Pendant cette course de la tige de piston, le segment 12 vient en contact avec le flanc inférieur de la gorge Il du piston 2 par suite de la décélération qui ré- sulte du frottement de sa face périphérique contre la face interne du cylindre 1, de sorte que le passage annulaire 26 entre le piston et le cylindre est fermé et que le flui- de amortisseur ne peut donc s'écouler que par l'alésage a- xial 7 et le canal étranglé 8 pour passer de la chambre 14 à la chambre 15. Par suite de la forme de spirale du-canal étranglé, celui-ci peut avoir une longueur relativement grande et s'étendre dans le sens périphérique sur plus de 360e. On peut voir clairement à la figure 1 que le canal étranglé est défini par le corps de piston 6 et la plaque de piston 9. Cette disposition du canal étranglé offre 1' avantage d'une grande simplicité de fabrication. Lorsque la tige de piston 4, sous l'action d'une force extérieure, s'enfonce dans le cylindre 1, cette cour- se de rentrée de la dite tige a pour effet que le segment de piston 12 vient en contact avec le flanc supérieur de la gorge 11, c'est-à-dire la face inférieure du disque 10. Ceci a pour effet de créer un passage supplémentaire entre les deux chambres, le fluide pontenu dans la chambre 15 pouvant s'écouler dans la chambre 14 en passant par le pas- sage annulaire 26 entre le corps de piston 6 et le cylin- dre 1, par la gorge Il du piston et par l'ouverture dans le disque 10 sans freiner de façon appréciable la course de rentrée de la tige de piston 4. La forme d'exécution représentée aux figures 3 et 4 diffère essentiellement de celle qui vient d'être décrite en référence aux figures 1 et 2 en ce qu'il est prévu dans le corps de piston 6 une pluralité d'alésages axiaux 7, qui débouchent dans un canal annulaire 16 formé dans le dit corps. Dans cette forme d'exécution aussi, le piston comporte un corps de piston 6 monté sur un prolongement 13 de la tige de piston 4, entre un disque 10 et une pla- que 9. Une autre différence consiste en ce que le canal é- tranglé en spirale 17 s'étend dans la plaque 9 et est re- couvert par le corps de piston 6. Le canal annulaire 16 formé dans le corps de piston 6 communique avec le canal étranglé 17 dans la région de l'extrémité de celui-ci qui est proche de l'axe du piston. Lorsque la tige de piston 4 se déplace de l'intérieur vers l'extérieur du cylindre 1, le fluide amortisseur s'écoule alors de la chambre 14 à la chambre 15 en passant par l'ouverture 25 du disque 10, les alésages axiaux 7, le canal annulaire 16 et le canal étran- glé 17. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 5, le corps de piston 6 est muni d'un canal étranglé en spira- le sur chacune de ses faces en bout. Le canal étranglé 20 qui est recouvert par le disque de piston 18 possède une fente d'entrée 21 à son extrémité proche de la périphérie et, à son extrémité proche de l'axe du piston, débouche - dans un alésage axial 7. Celui-ci relie le canal étranglé à celui 8 qui est recouvert par la plaque de piston 2 et qui possède une fente de sortie 22 à son extrémité pro- che de la périphérie. Les canaux étranglés 8 et 20 sont donc montés en série. Pour ménager un passage pratiquement sans restriction pour le fluide entre le piston et la face interne du cylindre 1, lorsque la tige de piston 4 et donc le piston 5 s'enfoncent dans le cylindre 1, le disque 18 est muni d'évidements 12. Pendant cette course de rentrée de la tige de piston, le segment 12, freiné par son frot- tement contre la face interne du cylindre 1, vient en con- tact avec le flanc supérieur de la gorge 11 défini par la face inférieure du disque 18. Les évidements 19, la gorge Il du piston et l'espace annulaire 26 entre le corps de piston 6 et le cylindre 1 permettent un écoulement non freiné du fluide amortisseur entre la chambre de travail située au-dessus du piston et celle qui se trouve au-des- sous. Cet agencement convient particulièrement aux dispo- sitifs qui nécessitent un amortissement puissant de la course de sortie de la tige de piston ou lorsqu'on désire une section relativement grande pour les canaux étranglés. - REVENDICATIONS - 1.- Piston apte à être utilisé dans un dispositif pneumatique, hydraulique ou oléopneumatique qui comporte un cylindre, le dit piston étant monté coulissant à l'in- térieur de ce cylindre, étant en outre muni de moyens d' amortissement et relié à une-tige dé piston, la cavité dé- finie intérieurement par le cylindre étant remplie d'un fluide gazeux et/ou d'un fluide liquide et étant divisée par le piston en deux chambres de travail, la tige de pis- ton traversant des moyens de guidage et d'étanchéité pré- vus à une extrémité du cylindre et les moyens d'amortisse, ment comprenant un passage étranglé constamment ouvert en- tre les deux chambres de travail, caractérisé en ce que le passage étranglé constamment ouvert comprend au moins un canal étranglé en forme de spirale (8; 17; 20), qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe du piston. 2.- Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal étranglé (8; 17; 20) s'étend dans le plan perpendiculaire à l'axe du piston sur un angle de plus de 3600. 3.- Piston selon la revendication 1 ou la revendi- cation 2, caractérisé en ce qu'au moins un alésage axial (7) prévu dans le corps (6) du piston se termine dans le canal étranglé (8; 17; 20), dans la région de l'extrémité de celui-ci qui est la plus proche de l'axe du piston. 4.- Piston selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que la section du ou de chaque alésage axial (7) est plus grande que celle du ou de chaque canal étranglé (8; 17; 20). 5.- Piston selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que le canal étranglé-(8; ) est prévu dans une face en bout du corps de piston (6) et est recouvert par une plaque (9) ou un disque (10). 6.- Piston selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que le canal étranglé (17) est prévu dans une plaque de piston (9) et en ce que son extrémité la plus éloignée de l'axe du piston débouche dans la chambre de travail correspondante (15). 7.- Piston selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que les canaux étranglés en spirale (8; 17; 20) sont prévus sur les deux faces en bout du corps de piston (6) et en ce que l'alésage axial (7) relie l'extrémité de l'un qui est la plus proche de l'axe du piston à l'extrémité correspondante de l'autre. 8.- Piston selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que la fente de sortie (2) ou d'entrée (21) , respectivement, du canal étranglé (8; 17; 20) est disposée à peu près tangentiellement sur la face périphérique du piston.