Brevet FR2507273A1 — publié le 19821210

La présente invention concerne un dispositif à fluide sous pression, notamment un amortisseur d'oscilla- tions, une jambe à ressort pour véhicules ou un ressort pneumatique, comportant un récipient qui définit interieu- rement une cavité destinée à être remplie d'un fluide sous pression, lequel est, soit totalement un gaz comprimé, soit en partie un liquide sous pression et en partie un gaz com- primé, une tige de piston, qui traverse un dispositif de guidage et d'étanchéité à l'endroit o elle sort du réci- pient et se déplace axialement relativement à ce dernier entre une position extrême d'enfoncement et une position extrême de sortie, et un passage de remplissage, qui s'é- tend à travers le dispositif de guidage et d'étanchéité dans au moins une position axiale de la tige de piston. Un dispositif à fluide sous pression de ce type est déjà connu par la description qui en est faite dans la de- mande de brevet en R F A DE-OS NO 1 925 963 Dans le dis- positif décrit, la tige de piston présente le long de son axe une partie de diamètre réduit Lors de l'assemblage de l'appareil, on positionne cette partie de façon qu'elle soit en regard d'un élément d'étanchéité du dispositif de guidage et d'étanchéité et définisse avec lui un canal pour l'introduction de gaz comprimé dans la cavité du réci- pient L'inconvénient de cette construction connue est qu' il se produit une perte de pression à l'intérieur de la ca- vité lorsqu'en cours de fonctionnement la partie de diamè- tre réduit vient en regard de l'élément d'étanchéité Pour parer à cette éventualité, une pièce terminale est montée sur l'extrémité extérieure de la tige de piston et vient en butée contre le récipient et/ou contre le dispositif de guidage et d'étanchéité lorsque la tige de piston s'enfon- ce au-delà d'une position prédéterminée, empêchant ainsi la partie de diamètre réduit de venir en regard de l'élé- ment d'étanchéité, par exemple un joint annulaire Dans cette construction connue, la longueur du récipient, me- surée dans la direction de l'axe de la tige de piston, doit être supérieure à celle qu'il doit avoir pour la cour- L 5507273 se désirée de la tige de piston. Il est également connu dans la construction d'amor- tisseurs de vibrations de prévoir dans la paroi du réci- pient un trou à travers lequel le fluide sous pression peut être introduit dans ce dernier Après introduction du fluide, on ferme ce trou en y engageant un organe d'obtura- tion en forme de bille ou par soudage Dans ce procédé de fabrication connu, il faut, une fois l'opération de rem- plissage terminée, veiller à ce que le fluide sous pres- sion ne puisse s'échapper Il faut, soit prévoir des élé- ments spécifiques pour empêcher cette fuite, soit effec- tuer des opérations particulières De toute façon, il est difficile de compléter le remplissage de l'appareil si la valeur de pression désirée n'a pas été obtenue. L'invention a donc pour objet principal de remédier aux inconvénients précités et de réaliser un dispositif à fluide sous pression qui peut être rempli facilement et, si cela est nécessaire, faire l'objet d'un nouveau remplis- sage. Elle a également pour objet d'empêcher le fluide sous pression de s'échapper de la cavité du récipient lorsque celui-ci a été rempli. Un autre objet encore de l'invention est de réali- ser un dispositif à fluide sous pression dans lequel la cavité est fermée hermétiquement après l'opération de rem- plissage sans qu'il y ait de mouvement relatif entre la tige de piston et le récipient, de façon à obtenir une course maximale de la tige de piston dans son mouvement axial relativement au récipient, pour une longueur minima- le de ce dernier, mesurée dans la direction de l'axe de la dite tige. A cet effet, dans le dispositif à fluide sous pres- sion selon l'invention, le dispositif d'étanchéité et de guidage de la tige de piston comprend un organe d'étan- chéité axialement intérieur et un organe d'étanchéité a- xialement extérieur en contact étanche avec la tige de piston, l'organe d'étanchéité axialement intérieur agit comme un clapet anti-retour, permettant l'écoulement du fluide vers la cavité et empêchant son écoulement hors de celle-ci et une chambre intermédiaire est définie entre les organes d'étanchéité autour de la tige de piston Un dispositif d'étanchéité et de guidage de la tige de piston de ce type est connu par la description qui en est faite, par exemple, dans le brevet U S N O 4 270 635 Ce document ne fait toutefois aucune mention du remplissage de la cavi- té du récipient à travers ce dispositif. Selon l'invention, le passage de remplissage com- prend une partie axialement extérieure, qui s'étend à tra- vers l'organe d'étanchéité axialement extérieur, entre la chambre intermédiaire et l'extérieur du dispositif à flui- de sous pression. Grâce à l'agencement selon l'invention, d'une part, l'organe d'étanchéité axialement extérieur ne peut empê- cher l'introduction du fluide sous pression dans la cavité en raison de la présence de la partie de passage de rem- plissage axialement extérieure, tandis que, d'autre part, en agissant comme un clapet anti-retour, l'organe d'étan- chéité axialement intérieur empêche le fluide sous pres - sion de s'échapper de la cavité lorsque l'opération de remplissage est terminée. Il n'y a donc aucune mesure particulière à prendre pour empêcher les fuites du fluide sous pression lorsque le remplissage est achevé Il en résulte qui la construc- tion mécanique du dispositif est très simple et économi- que et qu'on peut aussi utiliser des procédés de remplis- sage simples et peu onéreux Lorsque rien n'est fait pour fermer le passage de remplissage, on conserve la possibi- lité de renouveler l'opération de remplissage si, par exem- ple, cette opération n'a pas permis d'obtenir la valeur de pression désirée à l'intérieur de la cavité ou si, après une longue période de fonctionnement, une certaine quanti- té de fluide s'est échappée, entraînant une diminution de cette pression. Etant donné qu'un fluide liquide peut être intro- duit sans difficulté avant ou pendant l'assemblage du dispositif, les avantages de la présente invention valent surtout pour le remplissage de la cavité avec un gaz com- primé Il est cependant parfaitement possible d'introdui- re aussi un liquide dans la cavité à travers le disposi- tif d'étanchéité et de guidage de la tige de piston lors- que celui-ci est agencé conformément à l'invention. L'organe d'étanchéité axialement intérieur peut remplir la fonction supplémentaire d'organe racleur qui enlève la poussière de la face périphérique de la tige de piston et l'empêche ainsi de pénétrer dans le dispositif d'étanchéité et de guidage et dans la cavité. L'invention a également pour objet de réaliser un matériel de remplissage pour ce dispositif à fluide sous pression Ce matériel peut comporter une tête de remplis- sage apte à venir en contact étanche avec l'un ou l'autre du récipient et du dispositif d'étanchéité et de guidage. Lorsqu'elle est ainsi maintenue en contact étanche, cette tête définit une chambre de remplissage adjacente au dis- positif d'étanchéité et de guidage et entourant la tige de piston Cette chambre de remplissage peut être reliée à une source de fluide sous pression La partie de passage axialement extérieure relie la chambre de remplissage à la chambre intermédiaire Ce matériel de remplissage est d'une conception très simple Il peut en outre comporter une source de fluide sous pression constitué par un cylin- dre et un piston de pompage Cette source peut être ac- tionnée manuellement et être ainsi indépendante de sour- ces actionnées mécaniquement La pression à l'intérieur de la cavité peut être facilement réglée sur une valeur désirée, en particulier si la chambre intermédiaire et le cylindre de pompage ont un faible volume par rapport à celui de la cavité. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l' 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 disposi- tif: Fig 1 à 4 sont des vues en coupe longitudinale du dispositif d'étanchéité et de guidage de la tige de pis- ton d'un amortisseur à double tube, illustrant diverses formes d'exécution du passage de remplissage; Fig 5 est une vue en coupe longitudinale mon- trant le dispositif de fig 3 en contact étanche avec une tête de remplissage; Fig 6 est une vue en coupe longitudinale montrant une forme d'exécution encore différente du passage de rem- plissage; Fig 7 montre, en coupe longitudinale, le disposi- tif de fig 6 en contact étanche avec une tête de remplis- sage correspondante. Etant donné que la construction des amortisseurs de vibrations, dés jambes à ressort et des ressorts pneu- matiques est bien connue des professionnels, leur cons- truction de principe et leur mode de fonctionnement ne seront pas expliqués en détail dans le présent mémoire descriptif Un amortisseur de vibrations à double tube a été choisi pour expliquer en détail l'invention. La vue en coupe longitudinale partielle de la fi- gure 1 montre à une des extrémités axiales d'un amortis- seur comprenant un cylindre intérieur 2 et un tube exté- rieur 1, un organe de guidage 4 pour la tige de piston 3, qui porte un piston (non représenté) muni de passages amortisseurs La tige de piston 3 coulisse axialement au centre du cylindre 2 dans un manchon 4 a de l'organe de guidage 4 et possède à son extrémité extérieure 9 un alé- sage longitudinal 10, dans lequel débouche un alésage transversal Il L'intérieur du tube 1 et du cylindre 2 est isolé de l'extérieur par un système d'étanchéité 5 monté à l'intérieur de l'organe de guidage 4 Ce der- nier et le système d'étanchéité 5 sont immobilisés sur le tube 1 par sertissage de ce dernier Le système d'é- tanchéité 5 est conformé en double joint: un premier joint 6 servant de joint racleur, pour empêcher la péné- tration des poussières et des impuretés, et un second joint 7, ou joint principal, conformé en joint à lèvre et isolant hermétiquement de l'extérieur la cavité inté- rieure de l'amortisseur Un espace annulaire 8 est défi- ni par le système d'étanchéité 5 et la face périphérique de la tige de piston 3 entre le premier joint 6 et le joint principal 7 Lorsque la tige de piston 3 se trouve dans sa position extrême d'enfoncement, dans laquelle son extrémité intérieure est en butée contre le fond du cylin- dre 2, le passage de remplissage constitué par l'alésage longitudinal 10 et l'alésage transversal Il formés à I' extrémité extérieure 9 débouche dans l'espace annulaire 8 et contourne donc le premier joint 6 Etant donné qu'à l'assemblage de l'amortisseur le liquide est habituelle- ment introduit avant la mise en place de l'organe de gui- dage de la tige de piston, l'opération à considérer ici est celle de l'introduction du gaz A cet effet, on uti- lise une tête de remplissage en forme de chapeau, similai- re à celle représentée à la figure 5 Un volume de gaz comprimé est injecté par un cylindre de remplissage dans l'espace 8 à travers les alésages 10 et Il et ce gaz, refoulant la lèvre du joint principal 7, pénètre à l'in- térieurdu cylindre 2 et du tube 1 Une fois le remplissa- ge terminé, il suffit de retirer la tête et, quelle que soit la position de la tige de piston 3, le gaz introduit dans le cylindre 2 et dans le tube 1 ne peut plus fran- chir le joint 7, lequel agit comme un clapet anti-retour, et s'échapper hors de l'amortisseur. La forme d'exécution représentée à la figure 2 dif- fère de celle qui vient d'être décrite en référence à la figure 1 en ce que la tige de piston) est munie à son extrémité supérieure d'une rainure longitudinale 12 qui, dans la position extrême d'enfoncement de la tige, s'é- tend jusque dans l'espace 8 entre le premier joint 6 et le joint principal 7 du système d'étanchéité 5. Dans la forme d'exécution illustrée par la figure 3, la tige de piston 3 est munie à son extrémité supé- rieure d'un prolongement 13, dont le diamètre est plus petit que celui de la tige et dont la longueur axiale est telle que lorsque la tige de piston est enfoncée au maxi- mum la partie de diamètre réduit 13 se termine dans l'es- pace 8 entre le premier joint 6 et le joint principal X du système d'étanchéité 5 â e façon à définir un passage annulaire entre elle et le premier joint 6. La figure 4 montre une variante de réalisation, dans laquelle la tige de piston 3 présente à son extrémi- té supérieure un méplat 14, qui s'étend parallèlement à l'axe de la dite tige et se termine dans la zone de I' espace 8 lorsque la tige de piston 2 est enfoncée au ma- ximum Un passage est ainsi formé entre le premier joint 6 et le méplat 14, tandis que le joint principal 7 ne co- opère avec ce dernier en aucune position de la tige de piston 3. A la figure 5, la tête de remplissage 16, adaptée à la forme d'exécution du passage de remplissage repré- sentée à la figure 3, est en contact avec l'extrémité su- périeure de l'amortisseur Cette tête de remplissage 16 repousse la tige de piston 3 dans sa position d'enfonce- ment maximal et vient en contact étanche avec l'extrémité rabattue du tube 1 Le volume de gaz déterminé par le cy- lindre de remplissage 18 est refoulé par le piston 19 à l'intérieur 17 de la tête de remplissage 16 et, s'écou- lant dans le passage défini entre le prolongement 13 et le premier joint 6, il arrive dans l'espace 8 Par suite de la pression de remplissage, la lèvre du joint principal 7 du système d'étanchéité 5 s'écarte de la tige de piston 3 et le gaz peut pénétrer à l'intérieur de l'amortisseur par les canaux 4 b et 4 c formés dans l'organe de guidage 4. Une autre forme d'exécution de passage de remplis- sage est représentée à la figure 6 Ce passage est formé ici par au moins un alésage 15 qui traverse le premier joint 6 et débouche dans l'espace 8 Dans cette forme d' exécution, la position dans laquelle se trouve la tige de piston au moment du remplissage ne joue aucun rôle Un vo- lume de gaz prédéterminé est refoulé hors du cylindre de remplissage 18 par le piston 19 et est envoyé dans la pe- tite chambre 17 de la tête de remplissage 16 De là, le gaz s'écoule à travers l'alésage 15 dans l'espace 8 Il s'établit alors entre cet espace 8 et la cavité intérieu- re de l'amortisseur une différence de pression qui écarte la lèvre du joint principal 7 de la tige de piston 3 et permet ainsi au gaz de s'écouler dans la dite cavité On peut, pour empêcher les impuretés de pénétrer dans l'es- pace 8 par l'alésage 15, obturer celui-ci par n'importe quel moyen approprié une fois que l'opération de remplis- sage est terminée On peut le faire, par exemple, avec un morceau d'adhésif ou à l'aide d'un petit bouchon ap- proprié L'obturation de l'alésage 15 n'a lieu qu'après l'essai de fonctionnement de l'amortisseur, c'est-à-dire lorsqu'on a vérifié que la pression a bien la valeur dé- sirée, afin de pouvoir compléter éventuellement le rem- plissage sans aucune difficulté Il va de soi que la for- me d'exécution représentée aux figures 6 et 7 permet aus- si un complément de remplissage après une longue période de fonctionnement, mais il est alors nécessaire d'enlever l'élément qui obture l'alésage 15. Le système d'étanchéité 5 peut être en matière plastique ou en élastomère, matériaux largement utilisés pour les joints d'étanchéité des amortisseurs, ressorts pneumatiques et autres appareils similaires On peut voir à la figure 1, par exemple, que le premier joint 6 et le joint principal 7 ne forment qu'une seule pièce. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux formes d'exécu- tion qui viennent d'être décrites à titre d'exemples seu- lement; elle en embrasse, au contraire, toutes les va riantes de réalisation. REVENDICATIONS - 1. Dispositif à fluide sous pression, compor- tant un récipient qui définit intérieurement une cavité destinée à être remplie d'un fluide sous pression, une tige de piston, qui traverse un dispositif d'étanchéité et de guidage à l'endroit o elle sort du récipient et se déplace axialement relativement à ce dernier entre u- ne position extrême d'enfoncement et une position extrême de sortie, et un passage de remplissage, qui s'étend à travers le dispositif d'étanchéité et de guidage dans au moins une position axiale de la tige de piston, caracté- risé en ce que le dispositif d'étanchéité et de guidage ( 5,4) de la tige de piston ( 3) comprend un organe d'étan- chéité axialement intérieur ( 7) et un organe d'étanchéité axialement extérieur ( 6) en contact étanche avec la tige de piston, en ce que l'organe d'étanchéité axialement in- térieur ( 7) agit comme un clapet anti-retour, permettant l'écoulement du fluide vers la cavité et empêchant son é- coulement hors de celle-ci, en ce qu'une chambre intermé- diaire ( 8) est définie entre les organes d'étanchéité au- tour de la tige de piston, et en ce que le passage de rem- plissage comprend une partie axialement extérieure ( 10,11; 12; 13; 14; 15), qui s'étend à travers l'organe d'étan- chéité extérieur ( 6), entre la chambre intermédiaire ( 8) et l'extérieur du dispositif à fluide sous pression. 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la partie axialement extérieure ( 10,11; 12; 13; 14) ne s'étend à travers l'organe d'étanchéité axialement extérieur ( 6) entre la chambre intermédiaire ( 8) et le dispositif à fluide sous pression que lorsque la tige de piston ( 3) se trouve dans sa position extrême d'enfoncement. 3. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la partie axialement extérieure ( 10,11) du passage de remplissage comprend un système d'alésages qui s'étend à l'intérieur de la tige de piston ( 3), à tra- vers une partie de celle-ci qui est à l'extérieur du dis- positif d'étanchéité et de guidage ( 5,4). 4. Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le système d'alésages comprend un alésage sensiblement axial ( 10) et un alésage ( 11) sensiblement transversal à l'axe de la tige de piston ( 3). 5. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la partie axialement extérieure du passage de remplissage comprend une rainure ( 12) qui s'étend dans la même direction que l'axe de la tige de piston ( 3), sur la face périphérique de celle-ci. 6. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la partie axialement extérieure du passage de remplissage est définie par une zone de diamètre ré- duit ( 13) de la tige de piston, zone qui se trouve en re- gard de l'organe d'étanchéité axialement extérieur ( 6) lorsque la tige de piston se trouve dans sa position ex- trême d'enfoncement 7. Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé en ce que la zone de diamètre réduit ( 13) est une zone terminale axialement extérieure de la tige de piston. 8. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la partie axialement extérieure du passage de remplissage est définie par un méplat ( 14) sensible- ment parallèle à l'axe de la tige de piston ( 3), formé sur la face périphérique de cette dernière dans une zone qui se trouve en regard de l'organe d'étanchéité axiale- ment extérieur ( 6) lorsque la tige de piston se trouve dans sa position extrême d'enfoncement. 9. Dispositif selon-la revendication 1, caracté- risé en ce que la partie axialement extérieure du passage de remplissage est définie par un canal ( 15) qui s'étend à travers l'organe d'étanchéité axialement extérieur ( 6) en un endroit situé radialement à l'extérieur de la face périphérique de la tige de piston ( 3). 10 Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que le canal ( 15) est un alésage qui traverse l'organe d'étanchéité axialement extérieur ( 6). 11. Dispositif selon la revendication 9 ou la re- vendication 10, caractérisé en ce que le canal ( 15) peut être fermé par un élément d'obturation. 12. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'organe d'étanchéité axialement intérieur ( 7) et l'organe d'étanchéité axialement extérieur ( 6) définissent un joint fait d'une seule pièce ( 5). 13. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'organe d'étanchéité axialement intérieur ( 7) est conformé en joint à lèvre ayant une racine et une pointe, la dite pointe étant en contact avec la tige de piston et étant située axialement plus à l'intérieur que la racine. 14. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'organe d'étanchéité axialement extérieur ( 6) est conformé en joint à lèvre ayant une racine et une pointe, la dite pointe étant en contact avec la tige de piston et étant située axialement plus à l'extérieur que la racine. 15 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le fluide sous pression est un gaz compri- mé. 16. Matériel de remplissage adapté au dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il compor- te une tête de remplissage ( 16) apte à venir en contact étanche avec l'un ou l'autre du récipient ( 1) et du dis- positif d'étanchéité et de guidage ( 5,4), la dite tête définissant, lorsqu'elle est maintenue en contact étan- che, une chambre de remplissage ( 17) près du dispositif d'étanchéité et de guidage et autour de la tige de piston et en ce que la chambre de remplissage est reliée à une source de fluide sous pression ( 18,19), la partie axiale- ment extérieure du passage de remplissage reliant la chambre de remplissage ( 17) à la chambre intermédiaire ( 8). 17. Matériel de remplissage selon la revendica- tion 16, caractérisé en ce que la tête de remplissage ( 16) présente des moyens de butée tournés dans la direc- tion de l'axe de la tige de piston et qui viennent en appui avec des moyens de butée antagonistes tournés dans le sens inverse et formés sur la tige de piston, et en ce que la tige de piston se trouve dans sa position extrême d'enfoncement lorsque les dite moyens de butée antagonis- tes se trouvent en appui contre les moyens de butée de la tête de remplissage. 18. Matériel de remplissage selon la revendica- tion 16, caractérisé en ce que la chambre de remplissage ( 17) a un volume bien inférieur à celui de la cavité. 19. Matériel de remplissage selon la revendica- tion 16, caractérisé en ce que la tête de remplissage ( 16) a la forme d'un chapeau de façon à recevoir l'extré- mité axialement extérieure de la dite cavité. 20. Matériel de remplissage selon la revendica- tion 16, caractérisé en ce que la tête de remplissage ( 16 ' comporte un passage pour la tige de piston ( 3), cel- le-ci étant en contact étanche avec la paroi qui définit ce passage. 21. Matériel de remplissage selon la revendica- tion 16, caractérisé en ce que la source de fluide sous pression comporte un cylindre et un piston de pompage ( 18,19), ainsi que des moyens moteurs pour animer d'un mouvement alternatif rectiligne le piston ( 19) relative- ment au cylindre ( 18).