Brevet FR2517226A1 — publié le 19830603

Perfectionnements aux procédés et dispositifs de fabrication des segments d'étanchéité pour pistons. L'invention est relative aux procédés et dispositifs de fabrication des segments annulaires, constitués par des rondelles plates fendues, destinés à être logés dans des gorges annulaires prévues dans les faces latérales de pistons cylindriques en vue d'assurer l'étanchéité entre ces pistons et les cylindres dans lesquels ils coulissent. Elle concerne plus particulièrement, parmi ces procédés et dispositifs, ceux qui, partant d'une bande d'acier ou analogue mince et relativement étroite à bords rectilignes parallèles, assurent un cintrage uniforme de cette bande autour d'un axe X perpendicu- laire à son plan moyen par passage de celle-ci entre des galets d'axes parallèles à l'axe X. On rappelle que la fabrication des segments du genre en question est rendue difficile par le fait que leur forme n'est pas rigoureusement circulaire, mais légèrement aplatie de façon telle que leur montage dans une gorge annulaire de piston développe automatiquement un certain effet de serrage élastique radial. L'invention a pour but, surtout, de rendre les procédés et dispositifs ci-dessus tels qu'ils conduisent à une fabrication à froid, automatique et rapide des segment en question tout en permettant, pour les modes de réalisation préférés, la fabrication de segments de diamètres différents moyennant des réglages particulièrement simples. Elle est essentiellement caractérisée en ce qu'après avoir fait subir à la bande le cintrage uniforme ci-dessus, on lui fait subir un second cintrage du me me type que le premier. mais avec un rayon de courbure variable progressivement le long de la bande, en faisant passer celle-ci entre un galet d'appui et un contre-galet dont les axes sont parallèles à l'axe X du premier cintrage et sont légerement décalés l'un par rapport à l'autre selon la direction de défilement de la bande, l'axe du contre-galet étant fixe et celui du galet d'appui étant déplacé selon la direction transversale parallèle au plan moyen de la bande par l'action d'une came rotative entrainée en synchronisme avec la bande. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - le premier cintrage étant effectué par application latérale de la bande contre deux plages angulairement décalées l'une par rapport à l'autre d'un même galetmaitre d'axe X, la came est entrainée en rotation à la meme vitesse que ce galet-maitre, - le dispositif selon l'alinéa précédent est prévu tel que la came accomplisse une révolution complète pendant que la bande en cours de cintrage défile d'une longueur correspondant à celle d'un segment, - le galet d'appui est monté sur un levier lui-meme monté pivotant autour d'un axe fixe parallèle à l'axe X, levier contre lequel prend appui la came rotative, - dans un dispositif selon l'alinéa précédent, un second levier monté pivotant autour d'un axe fixe parallèle à l'axe X est interposé entre la came rotative et le premier levier et des moyens sont prévus pour modifier la position de la plage d'appui mutuelle entre ces deux leviers de façon à régler l'amplitude du déplacement du galet d'appui correspondant à un déplacement angulaire donné de la came, - dans un dispositif selon l'alinéa précédent, la plage d'appui mutuelle entre les deux leviers est disposée sensiblement entre les axes de ces deux leviers, - dans un dispositif selon l'un quelconque des deux alinéas précédents, les moyens pour déplacer la plage d'appui mutuelle entre les deux leviers travaillent par vissage, - les moyens de vissage selon l'alinéa précédent sont associés à une graduation exprimée en diamètres des segments à fabriquer. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement# question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limistative La figure 1, de ce dessin, montre schématiquement un dispositif de fabrication de segments établi selon l'invention. La figure 2 est une coupe partielle selon Il-Il de la figure 1, La figure 3 montre la forme générale d'un segment fabriqué. Le segment 1 en question est une rondelle plate fendue en 2, constituée en acier à ressort. Il présente une petite épaisseur axiale, généralement comprise entre 0,5 et 1 mm et une largeur radiale de l'ordre de 3 mm, cette largeur étant géné- ralement comprise entre 2 et 5 mm. Le segment considéré n'est pas rigoureusement circulaire, Son diamètre AA' passant par la fente ou coupe 2 est au contraire plus petit que son diamètre BB' perpendiculaire à AA', et en outre légèrement supérieur au diamètre du cylindre dans lequel est destiné à coulisser le piston équipé dudit segment : de la sorte, le montage du piston ainsi équipé dans son cylindre assure automatiquement une contraction dudit segment selon toutes les directions radiales, avec fermeture presque complète de la coupe 2 , cette contraction se traduit par un serrage élastique du segment, dont la-pression radiale est répartie périphériquement selon une loi déterminée. En réalité, la différence entre les deux dia-mètres AA' et BB' est relativement faible, cette différence étant de l'ordre de 3 mm seulement pour un diamètre moyen de l'ordre de 10 cm : on a fortement am- plifié cette différence sur la figure 3 pour la rendre visible et il en est de meme pour la largeur radiale du segment 1. Pour fabriquer un tel segment, on part d'une bande de feuillard 3 (figure 1) dont l'épaisseur et la largeur correspondent à celles indiquées ci-dessus pour le segment à fabriquer, bande délimitée par deux bords parallèles rectilignes, et l'on commence par faire subir à cette bande un premier cintrage en la faisant passer successivement dans deux paires de galets. La première paire de galets comprend un galetmaître 4 d'axe fixe X perpendiculaire au plan moyen de la bande 3 et un second galet 5 d'axe fixe Y parallèle à X et de diamètre inférieur à celui du galet-maltre, ce second galet étant constitué par une sorte de poulie à gorge montée folle entre les deux bras d'une chape 6, la gorge 7 (figure 2) de cette poulie étant propre à chevaucher jointivement et donc à guider la bande 3. La chape 6 est sollicitée en direction de l'axe X par des moyens élastiques relativement raides, c'est-à-dire susceptibles d'engendrer des forces élevées pour des déflexions de faible amplitude: ces moyens sont par exemple des rondelles Belleville. La seconde paire de galets comprend encore le galet-maitre 4 ci-dessus et un troisième galet 8 d'axe Z parallèle à X constitué par une poulie à gorge identique à la précédente et montée folle entre les deux bras d'une chape 9 sollicitée élastiquement avec force comme la précédente en direction de l'axe X. Du fait de ces sollicitations, les deux galets 5 et 8 appliquent fortement les deux tronçons de bande 3 qu'ils guident contre deux plages du galet-maitre 4 déca lées angulairement autour de l'axe X l'une par rapport à l'autre, l'angle de ce décalage étant avantageusement de l'ordre de 450. Pour faciliter l'introduction de l'extrémité avant de la bande 3 entre les galets 4 et 8,après son introduction entre les galets 4 et 5, on écarte le galet 8 du galet 4 dans le sens de la flèche f, puis on le rame- ne, notamment par vissage,en sa position d'appui initiale telle qu'illustrée sur la figure 1. La boucle ou bande- précintrée 31 sortant de la paire de galets 4 et 8 ne conserve pas intégralement la courbure du galet 4 qui lui a été imposée entre les galets 5 et 8, mais une courbure inférieure ainsi que visible sur la figure 1. Cette courbure de précintrage est identique tout le long de ladite bande précintrée 31 Si donc on se contente de recueillir sans autre traitement la bande ainsi précintréeron obtient une rondelle circulaire ou une succession de telles rondelles Il a déjà été proposé de réaliser les segments aplatis 1 désirés à partir de telles rondelles circulaire res,découpées à la dimension voulue, en écrasant radialement ces rondelles entre des mâchoires appropriées. Un tel procédé présente le double inconvénient de la complication, puisqu'il s'agit d'une opération supplémentaire, et de l'imprécision du résultat obtenu vu qu'il est très difficile de régler correctement le degré de l'écrasement. L'invention permet de remédier très simplement à ces inconvénients en faisant subir à la bande précintrée 31 un complément de cintrage dont le degré est automatiquement réglé avec précision tout le long de cette bande à l'aide d'une came rotative 10 montée pivotante autour d'un axe C parallèle à l'axe X et entraînée en synchronisme avec ladite bande. Le complément de cintrage en question est assuré en faisant passer la bande pré cintrée entre un galet d'appui 11 et un contre galet 12 dont les axes respectifs E et F, tous les deux parallèles à l'axe X, sont décalés mutuellement l'un par rapport à l'autre selon la direction D de défilement de la bande pré cintrée dans la zone considérée. L'un au moins des deux éléments 11 et 12 comporte une gorge propre à chevaucher jointivement et donc à guider la bande 31 lors de son second cintrage c'est le cas du galet d'appui 11 dans le mode de réalisation illustré. L'axe F du contre-galet 12 est fixe mais l'axe E du galet d'appui 11 est monté de façon à pouvoir se déplacer transversalement, c'est-à-dire selon la direction T qui est à la fois perpendiculaire à l'axe E et à la direction D, sous la commande de la came 10 : de tels déplacements transversaux entraînent des modifications corrélatives du degré de serrage du galet d'appui 11 contre le contre-galet 12 A cet effet, ledit galet 11 est monté sur un levier 13, lui-même monté de façon pivotante autour d'un axe G parallèle à l'axe X, levier repoussé angulairement par la came 10 contre la bande Cette poussée est d'autant plus accentuée que la plage active de la came 10 est plus éloignée de l'axe C de cette came, et le complément de cintrage conféré à la bande 31 est d'autant plus important que ladite pous sée est plus accentuée. Pour que les levés de la came 10 soient transf.#r- méa en déplacements d'amplitude proportionnelle de l'axe E, il convient de localiser le contact entre cette came et le levier 13,correspondant à une amplitude moyenne de levé, en un point tel que le plan passant par ce point et par l'axe C de la came soit perpendiculaire au plan pas sant par ledit point et par l'axe G du levier. Dans le mode de réalisation illustré, la came 10 est entrainée à la meme vitesse que le galet-maltre 4,par exemple à l'aide d'un ensemble à chaine ou courroie 14 et le profil de cette came est symétrique par rapport à un plan diamétral P, chacun des deux demi-profils de cet te came évoluant progressivement d'un point a du plan P situé à une distance minimum de l'axe C - et correspondant à un complément de cintrage minimum - à un point k dudit plan situé à une distance maximum de C - et correspondant au complément de cintrage maximum -. Si l'on suit le contour du segment 1 illustré sur la figure 3, on constate que sa courbure passe successive ment d'un maximum-au point A à un minimum au point A' et que ce cycle de variation de courbure est répété s-ymétri- quement en sens inverse avant que l'on se retrouve au point A d'origine. La fabrication d'un segment de ce type correspond donc à une révolution complète de la came 10 ci-dessus. L'entrainement de la bande 3 dans la machine à cintrer est assuré par la rotation du galet-maitre 4. Dans une telle hypothèse - et dans celle avancée ci-dessus de la similitude entre les vitesses de rotation du galet-maitre 4 et de la came 10 - le diamètre moyen du segment 1 fabriqué est de l'ordre du diamètre moyen du galet 4. La came 10 pourrait prendre appui directement contre le levier 13,mais il faudrait alors prévoir autant de cames que de segments de diamètres différents à fabriquer. Dans le mode de réalisation préféré illustré, cet appui est réalisé indirectement par ltin- termédiaire d'un second levier 15 monté pivotant autour d'un axe H parallèle à l'axe G. Ce second levier 15 prend appui contre le premier en une plage 16 qui est de préférence constituée par un point situé au voisinage du sommet d'une portée en forme de calotte sphérique, ladite plage étant déplaçable radialement par-rapport à l'axe G le long du levier 13. Une telle disposition permet de faire varier le bras de levier avec lequel la commande de la came 10 est transmise au galet d'appui ll et donc de régler l'importance du cintrage effectué pour un déplacement angulaire donné de cette came. Elle permet donc de fabriquer une pluralité de segments de diamètres différents à l'aide de la meme came. Le déplacement radial signalé de la plage ou portée 16 par rapport à l'axe G est de préférence obtenu par vissage : cette portée 16 est alors par exemple montée sur un coulisseau 17 lui-meme monté de fa çon à pouvoir se déplacer radialement dans une glissière (non représentée) prévue sur le levier 13, sous la commande des rotations d'un volant 18 solidaire d'une tige filetée 19 immobilisée axialement, mais non en rotation, par rapport au levier 13 et coagissant avec un filetage interne complémentaire formant écrou prévu dans le coulisseau 17. La plage 20, du levier 15, contre laquelle prend appui la portée 16, est sensiblement plane et parallèle à l'axe de la tige filetée 19 pour la position angulaire moyenne de ce levier 15. Dans ces conditions, toute rotation du volant 18 s#e traduit par un déplacement de cette portée 16 selon une direction sensiblement radiale par rapport à l'axe G et donc par une modification- de l'effort de cintrage complémentaire appliqué sur la bande 31 par le galet d'appui #I C'est ainsi que Si, pour une première extrémité de la course du coulisseau 17, la portée 16 est deux fois plus éloignée de l'axe G que pour la seconde extrémité de cette course, la course angulaire, de l'axe E du galet d'appui ll autour de l'axe G, qui correspond à un déplacement angulaire donné de la came 10 est, toutes choses égales par ailleurs, deux fois plus petite dans le premier cas. Cet effet est renforcé, dans les modes de réalisation préférés conformes à celui représenté, par le fait que la portée d'appui. 16 est disposée sensiblement entre les deux axes G et H. Il résulte en effet de ces positions relatives de la portée 16 et des axes G et H que, plus la portée 16 s'éloigne de l'axe G, plus elle se rapproche de l'axe H et plus l'amplitude de chaque déplacement transmis en 16 au levier 13, à partir d'un déplacement donné reçu de la came 10, est diminuée Du fait de cette disposition, les effets multiplicateurs ou démultiplicatellrs dus aux deux leviers 13 et 15 au niveau de la transmission des efforts de la came 10 au galet d'appui 11 se renforcent. Comme pour la portée 16, la portée d'appui 21 de la came 10 contre le levier 15 est de préférence réaliséeponctuellement au voisinage du sommet d'tme calotte sphérique ici solidaire de ce levier 15. Comme indiqué plus haut pour le point de contact entre la came 10 et le levier 13, lorsque le levier 15 n'est pas prévu, on localise le contact 21 entre cette came 10 et ce levier 15, lorsque ce dernier est prévu, en un point tel que, sur le plan du dessin, l'angle H-21-C soit droit pour une amplitude de levé moyenne. de la came : de la sorte les amplitudes des déplacements transmis par ledit levier 15 au levier 13 sont pratiquement proportionnelles aux amplitudes des levés de la came quelle que soit la position angulaire de celle-ci. On peut associer au coulisseau 17 et/ou au volant 18 un index propre à coopérer avec une graduation fixe directement exprimée en diamètres des segments à- fabriquer. Le fonctionnement du dispositif de cintrage décrit ci-dessus est le suivant, Initialement, ce dispositif étant à l'arret, on introduit l'extrémité aval 3 de la bande à cintrer entre les galets 4 et 5i puis dans la gorge du galet 8, alors éclipsé dans la direction de la flèche f. On ramène ensuite ce galet 8 vers le galet 4 de façon à cintrer à froid le tronçon de bande s'étendant entre les galets 5 et 8 en appliquant ce tronçon contre le galet 4. On fait tourner le galet 4 d'environ 906 jusqu'à présentation de l'extrémité aval de la boucle 31 précintrée entre les galets il et 12. Puis, le volant 18 étant placé en sa position angulaire de réglage correspondant au diamètre des segments à fabriquer, on entrain en continu le galet 4, et donc en même temps la came 10, ce qui fabrique en continu une succession de segments 1 présentant-la forme générale d'un cercle aplati ainsi qu'exposé ci-dessus. Pour séparer les uns des autres les segments ainsi obtenus, on peut opérer au coup par coup à l'aide d'une cisaille épousant sur une longueur limitée la progressior de la bande cintrée apr#s -sa sortie de l'intervalle compris entre les galets 11 et 12. Selon une variante, on laisse la bande cintrée selon des cercles aplatis successifs s enrouler sous la forme d'un boudin hélicoldal et l'on tranche ensuite d'un seul coup l'ensemble des spires superposées de ce boudin- au niveau de la coupe 2 désirée pour chaque segment 1. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif de fabrication de segments dont la constitution et le fonctionnement résultent suffisamment de ce qui précède. Ce dispositif présente de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus, notamment en ce qui concerne la simplicité et la rapidité de la fabrication des segments à froid et, dans les versions préférées, l'universalité de cette fabrication, le dispositif considéré se prêtant, moyennant des réglages extrêmement simples, à la fabrication de segments de diamètres différents. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précèd, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment - celles où la bande à cintrer ne serait pas constituée en acier, mais en un métal ou alliage analogue, c'est-à-dire présentant également une grande résistance mécanique et une certaine élasticité, tel que le bronze, - celles où la bande à cintrer présenterait une section autre que celle d'un rectangle aplati, la grande dimension de cette section demeurant toutefois, comme dans l'exemple décrit ci-dessus, perpendiculaire aux axes de cintrage, - celles où les moyens de commande des déplacements de la portée 16 entre les deux leviers 13 et 15 seraient prévus sur le levier 15 au lieu de l'être sur le levier 13. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer un segment d'étanchéité en-acier ou analogue pour piston, selon lequel on fait subir à une bande mince et étroite à bords rectilignes parallèles un cintrage uniforme autour d'un axe X perpendiculaire au plan moyen de cette bande par passage de celle-ci entre des galets d'axes parallèles à l'axe X, caractérisé en ce que l'on fait subir à ladite bande précintrée (31) un second cintrage du même type que le premier, mais avec un rayon de courbure variable progressivement le long de la bande, la valeur variable de ce second cintrage étant déterminée par une came rotative (10) entrainée en synchronisme avec la bande. 2. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en plus de galets (4, 5, 8) propres à assurer le premier cintrage, un galet d'appui (11) et un contregalet (12) dont les axes (E, F) sont parallèles à l'axe X et sont légèrement décalés l'un par rapport à l'autre selon la direction de défilement (D) de la bande (31) et des moyens, comprenant une came rotative (10) entrainée en synchronisme avec la bande, pour déplacer l'axe du galet d'appui selon la direction transversale (T) parallèle au plan moyen de la bande. 3. Dispositif de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que, le premier cintrage étant effectué par application latérale de la bande contre deux plages angulairement décalées l'une par rapport à l'autre d'un même galet-maitre (4) d'axe X, la came (10) est entrainée en rotation à la même vitesse que ce galet-maitre. 4. Dispositif de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu de façon telle que la came (10) accomplisse une révolution complète pendant que la bande en cours de cintrage défile d'une longueur correspondant à celle d'un segment. 5. Dispositif de fabrication selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le galet d'appui (11) est monté sur un levier (13) lui meme monté pivotant autour d'un axe fixe (G) parallèle à l'axe X, levier contre lequel prend appui la came rotative. 6. Dispositif de fabrication#selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un second levier (15) monté pivotant autour d'un axe fixe (H) parallèle à l'axe X interposé entre la came rotative (10) et le premier levier (13) et des moyens pour modifier la position de la plage d'appui mutuelle (16) entre ces deux leviers (13, 15) de façon à régler l'amplitude du déplacement du galet d'appui (11) correspondant à un déplacement angulaire donné de la came. 7. Dispositif de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce que le plan passant par l'axe (C) de la came et par le point de contact (21) entre cette came et le second levier est perpendiculaire au plan passant par ce point et par l'axe (H) de ce second levier pour une amplitude moyenne de levé de la came. 8. Dispositif de fabrication selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la plage d'appui mutuelle (16) entre les deux leviers (13,15) est disposée sensiblement entre les axes (G, H) de ces deux leviers. 9. Dispositif de fabrication selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les moyens de déplazements (17-19) de la plage d'appui mutuelle travaillent par vissage. 10. Dispositif de fabrication selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de vissage (17-19) sont associés à une graduation exprimée en diamètres des segments à fabriquer.