Brevet FR2507727A1 — publié le 19821217

La présente invention concerne un dispositif piston- cylindre, en particulier du type des dispositifs piston- cylindre hydropneumatiques et pneumatiques conçus, par exemple, pour les amortisseurs, les jambes de force à ressorts de véhicules et les amortisseurs à gaz. Le dispositif piston-cylindre comprend un cylindre possédant un axe et deux parois extrêmes Une cavité est déterminée dans le cylindre entre les deux parois extrêmes. Une tige de piston coulisse suivant l'axe du cylindre et traverse au moins une des deux parois extrêmes Un ensemble piston est monté sur la tige de piston dans la cavité L'ensemble piston partage la cavité en deux chambres de travail contigiies aux parois extrêmes Au moins une-des chambres de travail est une chambre de travail annulaire s'étendant radialement entre une surface radialement extérieure de la tige de piston et une surface radialement intérieure du cylindre Le dispositif de passage du liquide se trouve entre les d Jeux chambres de travail et traverse l'ensemble piston. On connaît déjà un dispositif piston-cylindre de ce type (brevet américain 4 270 635) dans lequel la tige de piston comporte une partie tubulaire L'ensemble piston est réalisé par un élément de piston séparé fixé à la partie tubulaire de la tige de piston. Selon la demande de brevet allemand 2 404 706, l'en- semble piston se présente sous la forme d'une partie radia- lement élargie de tube de tige de piston Selon cette cons- truction connue, l'espace annulaire déterminé entre la sur- face radialement extérieure de la tige de piston et la surface radialement intérieure du cylindre, possède un volume constant quelle que soit la position axiale de la tige de piston par rapport au cylindre, grâce à un ensemble de guidage et d'étanchéité entre la tige de piston et le cylindre, fixé axialement par rapport à la tige du piston. Ainsi, cet espace annulaire ne sert-il pas de chambre de travail et ne s'y produit-il pas d'échange de liquide avec une autre chambre de travail de l'autre côté de l'ensemble piston. La présente invention vise avant tout un dispositif piston-cylindre du type défini par le brevet américain n 4 270 635 possédant un ensemble piston solidaire de la tige de piston, de fabrication simple et très économique. A cette fin, la tige de piston d'un dispositif piston-cylindre du type connu (brevet américain 4 270 635) comporte un tube de tige de piston créant un espace vide à l'intérieur L'ensemble piston comporte une partie radia- lement élargie du tube de tige de piston Le dispositif de passage du liquide comporte au moins une ouverture traversant ledit tube de tige de piston. Le dispositif piston-cylindre de la présente inven- tion est allégé du fait de la conception de l'ensemble tige de pistonpiston et possède également une grande rigidité face aux efforts dynamiques En outre, l'ensemble piston peut être exactement aligné sur la tige du piston. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annexés, représentant, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution de cet amortisseur: Figure 1 montre un ensemble amortisseur conforme à la présente invention, vu en coupe longitudinale; Figure 2 montre une première forme d'exécution d'un ensemble tige de piston-piston conforme à la présente invention, vu en coupe longitudinale; Figure 3 montre une seconde forme d'exécution d'un ensemble tige de piston-piston conforme à la présente invention; Figure 4 montre une troisième forme d'exécution d'un ensemble tige de piston-piston conforme à la présente invention; Figure 5 montre une quatrième forme d'exécution d'un ensemble tige de piston-piston conforme à la présente invention Figure 6 montre une cinquième forme d'exécution d'un ensemble tige de piston-piston conforme à la présente invention et Figure 7 montre une sixième forme d'exécution d'un ensemble tige de piston-piston conforme à la présente invention. A titre d'illustration de la présente invention, la figure 1 montre un amortisseur de vibrations hydro- pneumatiques à tube double, conçu pour être introduit dans un tube récepteur de jambe d'amortissement de véhi- cule à moteur Les chambres de travail 7 et 8 sont emplies de liquide amortisseur tandis que la chambre de travail 9 est remplie pour partie de liquide amortisseur et de gaz. Cet amortisseur de vibrations ou de chocs comprend le conteneur 1 dans lequel est placé un cylindre 2 Une cham- bre de compensation 2 est déterminée par l'espace annu- laire compris radialement entre le conteneur 1 et le cylindre 2 Le cylindre 2 est maintenu axialement en posi- tion centrale par rapport au conteneur 1 par une soupape inférieure 6 et par un guide de tige de piston 4 Une tige de piston 2 pratiquement tubulaire est isolée de l'exté- rieur par une garniture d'étanchéité de tige 5 L'inté- rieur 10 du piston 3 est isolé du liquide amortisseur des chambres de travail 7 et 8 par une cloison 11 et une garniture d'étanchéité 12 L'extrémité inférieure ou inté- rieure de la tige de piston 3 possède une partie élargie 14 formant unpiston qui reçoit un dispositif amortisseur La tige de piston comporte une partie 16 radialement élargie, conformée sur sa longueur axiale de telle manière qu'un épaulement 17 prévu à la liaison entre cette -partie axialement interne et une partie axialement externe de moindre diamètre crée une surface de butée pour une bague 18 de limitation de la course de sortie. Lorsque la tige de piston 3 sort du cylindre 2, le liquide d'amortissement passe de la chambre de travail 7 dans la chambre de travail 8 par les alésages 13 et une soupape d'amortissement 15 a du dispositif amortisseur. Simultanément, une-quantité de liquide d'amortissement correspondant au volume de la tige de piston en train de sortir est aspirée de la chambre de compensation 9 dans la chambre de travail 8 par la soupape inférieure 6 La course de sortie de la tige de piston 3 est limitée par la bague 18 venant buter sur l'extrémité du guide 4 de tige de piston Lorsque la tige de piston 3 rentre dans le cylindre 2, le liquide d'amortissement passe de la chambre de travail 8 dans la chambre d'amortissement Z par une soupape d'amortissement 15 b du dispositif d'amor- tissement 15 et par les alésages 13 Dans le même temps, la soupape inférieure 6 oppose une forte résistance à l'écoulement d'une certaine quantité de liquide dans la chambre de compensation 9, cette quantité correspondant au volume de la tige de piston en train de pénétrer. Des détails de la tige de piston 2 située dans le cylindre 2 sont représentés à la figure 2 qui illustre le montage très simple et la forte puissance dynamique de l'ensemble tige de piston-piston La tige de piston 3 possède un premier épaulement 21 qui forme la surface de butée 20 d'une garniture d'étanchéité 12 La chambre intérieure 10 de la tige de piston 3 est rendue hermétique par une cloison Il maintenue axialement contre la garniture d'étanchéité au moyen d'un ressort 19 Le dispositif amor- tisseur 15 est installé sur une partie élargie 14 de la tige de piston d'un diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur du cylindre 2 Cette partie élargie 14 reçoit un porte-soupapes 15 c du dispositif d'amortisse- ment Au montage, ce porte-soupapes 15 c est appuyé hermé- tiquement, de manière antagoniste à la poussée du ressort 19, contre une surface de butée préformée 22, après quoi la tige du piston est retouchée de façon à ce que le porte-soupapes 15 c soit fixé axialement, tandis qu'une gorge 23 est ménagée pour recevoir une bague de guidage et d'étanchéité 24 Les alésages 13 seront de préférence réalisés par poinçonnage. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 3, est représenté un ensemble cylindre-piston semblable à celui de la figure 2, les organes analogues étant désignés par les mêmes références augmentées de 100 La cloison 111 est solidaire d'un organe évasé 125 prémonté avec le dispo- sitif amortisseur 115 L'avantage de cette construction prémontée est, qu'avant sa mise en place, on peut lui faire subir un essai de fonctionnement dans un dispositif de contrôle spécial La mise en place de l'ensemble pré- monté 125-115 sur la tige de piston 103 s'effectue en appuyant sur l'ensemble dans le sens axial Puis on intro- duit la rondelle d'écartement fendue 128 à l'intérieur de la partie élargie 114 et on la fixe en retouchant l'extré- mité inférieure de la tige de piston en 114 a La pièce évasée 125 crée un espace annulaire 127 dans la tige de piston 103 en communication avec une chambre interne 125 a de la pièce évasée 125 par des ouvertures 126 Cet espace annulaire 127 permet que l'échange de fluide entre les chambres de travail s'effectue correctement-même si les ouvertures 126 ne sont pas en face des alésages 113 de la tige du piston 103. La forme d'exécution représentée-à la figure 3 assure de bonnes caractéristiques de coulissement entre la partie élargie 114 formant piston et la paroi interne du cylindre 102 grâce à une bague de guidage et d'étanchéité 129 placée dans un logement approprié de la partie élargie 114 La forme d'exécution représentée à la figure 4 diffère en ce que la partie élargie 114 ' de la tige de piston 103 possède un revêtement 130 favorisant le coulissement, par exemple en polytétrafluoréthylène. La figure 5 montre-d'autres modifications de la forme d'exécution représentée à la figure 3, les organes analogues étant désignés par les mêmes numéros de réfé- rence, augmentés cette fois de 200 L'ensemble comprenant la pièce évasée 225 avec la cloison 211 et le dispositif amortisseur 215 est fixé axialement par resserrement radial de la tige de piston 203 à l'extrémité inférieure de la partie élargie 214 sous le dispositif amortisseur 215 Le resserrement radial 240 permet de recevoir une bague de guidage et d'étanchéité 231 sur la surface extérieure de la partie élargie 214 Cette surface de réception couvre une partie de la longueur axiale de la partie élargie 214 et est tournée vers le bas Afin de fixer correctement la bague de guidage et d'étanchéité 231, cette dernière est collée sur la surface de réception. La figure 6 montre une autre variante de la forme d'exécution représentée à la figure 3, les organes ana- logues étant désignés par les mêmes numéros de référence, augmentés cette fois de 300 Dans ce cas, la cloison 311 possède un passage étroit 335 L'intérieur 310 de la tige de piston 303, rempli d'un gaz liquide sous pression, sert de chambre de compensation pour l'amortisseur de vibra- tions puisqu'une compensation de pression ne s'effectue par ce passage 335 qu'en cas de fluctuations de température. L'ensemble composé du dispositif amortisseur 315 et de la pièce évasée 325, cloison 311 comprise, est fixé à l'extré- mité inférieure élargie 314 de la tige de piston 303 par une dépression annulaire 332 formée par pression radiale. Cette dépression annulaire 332 sert en même temps à la fixation axiale d'une bague de guidage et d'étanchéité 334 prise dans la dépression 332 par les saillies radiales correspondantes 333. La forme d'exécution représentée à la figure 7 asso- cie des caractéristiques des figures 3 et 6, les organes analogues étant désignés par les mêmes numéros de référence augmentés respectivement de 300 et de 100 La partie élargie 414 est couverte par un manchon de guidage et d'étanchéité 436 En vue de sa fixation axiale, ce manchon de guidage et d'étanchéité 436 possède des saillies dirigées radiale- ment vers l'intérieur 437 à son extrémité supérieure, et des saillies dirigées radialement vers l'intérieur 438 à son extrémité inférieure. Compte tenu de l'existence des soupapes d'amortisse- ment et des passages d'amortissement correspondants dans la tige du piston, un fonctionnement très fiable est garanti. Le prix de revient des essais du dispositif selon la présente invention est fortement réduit puisque, d'une part, aucun assemblage par filetage ou soudure de la tige et du piston n'est nécessaire, et, d'autre part, la fixa- tion du dispositif amortisseur et de la cloison fixe ne pose aucun problème Les défauts de fabrication et de montage sont donc en grande partie exclus; ainsi des conditions de fabrication optimales sont-elles réalisées. Dans les diverses formes d'exécution, les dispositifs de guidage et d'étanchéité sur la partie élargie de la tige de piston sont faciles à réaliser, à assembler et bon marché On a constaté une étanchéité et un guidage satis- faisants. Grâce à la cloison associée à un élément d'étanchéité annulaire, une étanchéité parfaite de l'espace partiel créé par le tube de la tige de piston au niveau de la cloison est obtenue au moindre coût La combinaison de l'ensemble amortisseur et de la cloison dans un ensemble prémonté permet de contrôler ces organes essentiels sur un appareil d'essai sépare pour la vérification des valeurs d'amortissement avant leur mise en place sur la tige de piston. L'existence de la chambre annulaire entre la tige de piston et la pièce évasée supprime la nécessité de mettre en regard les ouvertures du tube de la tige de pis- ton et celles de la pièce évasée. Il est clair que l'on peut aisément rendre le disque d'amortissement étanche par rapport au pourtour intérieur du tube de la tige de piston et par rapport à la pièce évasée En outre, il est clair que l'on peut aisément rendre la pièce évasée étanche par rapport au pourtour intérieur du tube de la tige de piston, par exemple en utilisant la méthode de reformage. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 6, on peut utiliser l'espace partiel 310 dans le tube de la tige de piston 303 dans le cas particulier d'une compen- sation de pression, si la température varie par suite de la présence de l'ouverture 335 L'espace partiel 310 peut être rempli en partie par le liquide en contact avec la cloison 335 et en partie par un gaz sous pression On peut installer facilement une autre cloison mobile entre le liquide et le gaz sous pression. L'existence de l'épaulement 17 sur la figure i ne constitue pas seulement une butée limitant la course de sortie du tube de la tige de piston mais assure aussi une meilleure rigidité par suite du plus fort diamètre du tube de la tige de piston sous l'épaulement 17. Bien que des formes d'exécution particulières de l'invention aient été représentées et décrites en détail pour illustrer l'application des principes de l'invention, il est évident que d'autres formes d'exécution sont réa- lisables sans s'écarter de ces principes. REVENDICATIONS - 1. Amortisseur, du type comprenant un ensemble cylindre-piston présentant: un cylindre ( 2) possédant un axe et deux parois extrêmes, une cavité étant cr 6 éée dans ledit cylindre entre lesdites deux parois; une tige de piston i 3) mobile axialement par rapport audit cylindre et passant par au moins une ( 4) desdites parois extrêmes; un ensemble piston monté sur ladite tige de piston dans ladite cavité, ledit ensemble piston divisant ladite cavité en deux chambres de travail ( 7, 8) contigees aux parois extrêmes, une au moins ( 7) desdites chambres de travail étant une chambre de travail annulaire s'éten- dant radialement entre une surface radialement ext 6 rieure de ladite tige de piston ( 3) et une surface radialement intérieure dudit cylindre ( 2); des moyens ( 13, 15) de passage du liquide situés entre lesdites chambres de travail ( 7, 8) et traversant l'en- semble piston, caractérisé en ce que la tige de piston ( 3) comporte un tube de tige de piston ménageant un espace creux à l'in- térieur, ledit ensemble piston comportant une partie radialement élargie ( 14) du tube de tige de piston, les dispositifs de passage du liquide comportant au moins une ouverture ( 13) traversant le tube de tige de piston. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture ( 13) du tube de tige de piston est axialement contigre audit ensemble piston. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une cloison ( 11) dans le tube de tige de piston, cette cloison créant un espace partiel ( 127) dans ledit espace creux 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cloison ( 111, 125) est contigie à un épaule- ment de liaison ( 121) entre les parties axiales de diffé- rents diamètres dudit tube de tige de piston. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige de piston ( 3) ne traverse qu'une ( 4) des parois extrêmes du cylindre ( 2) et en ce que la partie élargie ( 14) est une partie terminale dudit tube ( 3) de tige de piston. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de guidage ( 24) est placé sur une surface ( 23) radialement extérieure de la partie élargie du tube de tige de piston, le dispositif de guidage s'en- gageant dans ladite surface radialement intérieure du cylindre. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'étanchéité ( 129) est placé sur une surface radialement extérieure de ladite partie élargie dudit tube de tige de piston ( 3), ledit dispositif d'étan- chéité s'engageant dans la surface radialement intérieure du cylindre ( 2). 8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'épaulement de liaison ( 121) entre les parties axiales de différents diamètres de la tige du piston crée une surface d'appui annulaire pour ladite cloison ( 111). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un élément d'étanchéité annulaire ( 129) est placé entre ladite cloison et ladite surface d'appui annulaire, l edit élément d'étanchéité annulaire étant comprimé axia- lement entre ladite surface d'appui annulaire et ladite cloison. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de passage du liquide comporte un système d'amortissement. 11. Dispositif selon la revendication 10, caracté- risé en ce que le système d'amortissement comprend un ensemble d'amortissement ( 15) fixé audit tube de tige de piston dans ladite partie élargie ( 14) de celui-ci. 12 Dispositif selon la revendication 11, car en ce que le système d'amortissement comporte un porte- soupape d'amortissement ( 15 c) fixé hermétiquement audit tube de tige de piston dans la partie élargie ( 14) de celui-ci, le porte-soupapes d'amortissement comportant au moins un passage ( 15 a, 15 b) de liquide d'amortisseur qui le traverse. 13 Dispositif selon la revendication 12, caracté- risé en ce que le portesoupapes ( 15 a) est prémonté avec une cloison ( 11) constituant un ensemble porte-soupapes- cloison, l'ensemble porte-soupapes-cloison étant au moins partiellement logé dans la partie élargie ( 14), ladite cloison ( 11) créant un espace partiel dans l'espace creux grâce à sa face éloignée dudit porte-soupapes, une chambre centrale de passage étant créée entre l'autre face de ladite cloison et ledit porte-soupapes, ladite chambre centrale de passage permettant au liquide de communiquer avec une des chambres de travail ( 8) par le passage d'a- mortissement et permettant au liquide de communiquer avec l'autre chambre de travail ( 7) par une ouverture ( 13) tra- versant ledit tube de tige de piston ( 3). 14. Dispositif selon la revendication 13, caracté- risé en ce que la cloison ( 111) est solidaire d'une pièce évasée ( 125), ladite cloison déterminant le fond de ladite pièce évasée et ledit porte-soupapes ( 115) couvrant l'ex- trémité libre de la pièce évasée. 15. Dispositif selon la revendication 14, caracté- risé en ce qu'une chambre de passage annulaire ( 127) est créée radialement entre ladite pièce évasée ( 125) et ledit tube ( 103) de tige de piston, cette chambre de passage annulaire permettant au liquide de communiquer avec l'autre chambre de travail par l'ouverture ( 113) du tube de tige de piston et avec la chambre centrale ( 125 a) de passage par au moins une ouverture ( 126) de la pièce évasée. 16. Dispositif selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que le porte-soupapes ( 115) est fixé audit tube de tige de piston en retouchant la partie élargie de celui-ci. 17. Dispositif selon la revendication 16, caracté- risé en ce que la partie élargie est retouchée de manière à cr 6 er une dépression radiale dans la surface radiale ext 6 rieure de la partie élargie, cette dépression radiale recevant au moins une partie d'au moins un é 61 ément d'étan- chéit 6 et un élément de guidage ( 129) sur la surface radiale ext 6 rieure de ladite partie élargie. 18. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'un manchon de guidage et d'étanchéité ( 334) est plac 6 sur la surface radialement extérieure de ladite partie évas 6 e, ledit manchon de guidage et d'étanch 6 it 6 poss 6 dant-une saillie ( 333) dirig 6 e radialement vers l'int 6 rieur à au moins une extrémit 6 axiale de celui-ci, ladite saillie accrochant au moins une surface d'appui, de direction pratiquement axiale, dudit tube de tige de piston. 19 Dispositif selon la revendication 1, caracté- ris 6 en ce qu'une bague de guidage et d'étanch 6 ité ( 231) est fixée à la surface radialement extérieure de ladite partie élargie au moyen d'une colle. 20. Dispositif selon la revendication 1, caracté- ris 6 en ce qu'un revêtement de guidage et d'étanchéit 6 ( 130) est appliqué sur la surface radialement extérieure de ladite partie élargie. 21. Dispositif selon la revendication 3, caracté- ris 6 en ce que la cloison obturant le tube de tige de piston possède au moins une ouverture ( 435) reliant l'espace intérieur-de celui-ci à l'une desdites chambres de travail. 22. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'un épaulement de butée ( 17) est placé sur la tige de piston ( 3), ledit épaulement de butée servant conjointement avec une ( 4) des parois extrêmes à limiter la course de sortie de la tige de piston par rapport au cylindre. 23. Dispositif selon la revendication 1, caracté- ris 6 en ce que la tige de piston ( 3) traverse les dispo- sitifs ( 4, 5) de guidage et d'6 tanch 6 ité fix 6 S axialement par r-apport à l'une des parois extrêmes du cylindre.