Brevet FR2526114A1 — publié le 19831104

_ 1 - Unité d'étanchéité et de guidage pour pistons en général. Dans le domaine des pistons, o une étanchéité dynamique est nécessaire entre les surfaces animées d'un mouvement relatif alternatif, on a déjà proposé et expérimenté diverses formes et combinaisons des moyens d'étanchéité afin d'assurer aussi un centrage et un guidage corrects entre les surfaces intéressées. De façon générale, on a noté de toute façon que lorsque les moyens d'étanchéité doivent être en mesure de garantir une étanchéité effective de l'accouplement, elle ne peuvent pas avoir la rigidité voulue pour assurer le guidage ou le soutien d'une surface, par exemple celle du piston, relativement à l'autre surface, par exemple celle de la chambre destinée à ce piston. En fait, si l'on utilise des éléments d'étanchéité en matière suffisamment élastique pour garantir l'hermé- ticité et au moins une certaine action de guidage ou de soutien, on opère en présence de frottements excessifs et d'une usure accentuées dus à la charge spécifique élevée mise en jeu et entrainant une altération rapide de l'étanchéité Par contre, si l'on utilise des éléments en matière relativement rigide pour obtenir un guidage ou un soutien corrects, on opère avec des pertes et des fuites intolérables, dues à l'impossibilité de réaliser une étanchéité parfaite. A vrai dire, on a déjà fait des tentatives pour résoudre aussi bien le problème de l'étanchéité que celui du guidage ou du soutien, bien que les résultats obtenus aient été insatisfaisants Ainsi, on a déjà proposé un système composite d'étanchéité et de guidage qui comporte l'utilisation d'un anneau en matière élastique destiné à l'étanchéité statique, étroitement accouplé par sa périphérie à un anneau rigide en matière antifriction destiné à l'étanchéité dynamique de frottement Dans un tel système, l'unité composite d'étanchéité possède une réaction élastique discrète qui permet une action 2 - d'autocentrage du piston mais ne réussit toutefois pas à garantir un soutien de guidage suffisant, spécialement dans le cas de poussées radiales sur le piston, poussées qui sont normalement présentes dans de telles applications. Pour garantir aussi un soutien correct, on a alors recours à l'adjonction d'au moins un autre anneau rigide en matière antifriction placé parallèlement à l'unité composite d'étanchéité formées des deux anneaux élastique et rigide accouplés étroitement L'anneau de guidage supplémentaire est normalement un anneau coupé ou ouvert et se loge dans un creux approprié Ainsi, l'unité composite accomplit essentiellement une fonction d'étanchéité seulement tandis que l'anneau supplémentaire accomplit une fonction de soutien et de guidage du piston dans la chambre correspondante. Une telle exécution entra Ine toutefois une augmentation du prix de revient et des dimensions des pistons, donc aussi de l'encombrement de tout l'ensemble considéré. D'autres systèmes d'étanchéité utilisent des éléments de diverses formes, dimensions et sectioz sans par ailleurs pouvoir obtenir efficacement les résultats souhaitables* L'invention a par contre pour objet une unité d'étanchéité pour pistons avec laquelle il es' possible d'obtenir simultanément une étanchéité parfaite et un guidage efficace du piston par des moyens simples et économiques, utilisables aussi sur des pistons de longueur limitée, ce qui a l'avantage de limiter l'encombrement. A cet effet, l'unité d'étanchéité et de guidage pour pistons faisant l'objet de l'invention est cons- tituée par un seul anneau élastique disposé dans un creux correspondant du piston et par un seul anneau rigide en matière antifriction appuyé périphériquement sur l'anneau élastique et ayant une longueur axiale telle qu'il dépasse d'un c 8 té et de l'autre de l'anneau élastique, les bords latéraux de la section de l'anneau rigide étant disposés sur des sièges correspondants pratiqués sous forme d'élargissement dans les flancs du creux de logement de l'anneau élastique. Un exemple indicatif et non limitatif de réalisation pratique de l'unité d'étanchéité et de guidage de l'invention sera décrit ci-après I propos des dessins annexés sur lesquels: La figure 1 montre en perspective les deux anneaux élastiqueset rigidesséparés l'un de l'autre et destinés à constituer l'unité d'étanchéité g et La figure 2 montre en coupe très agrandie,=n accouplement entre cylindre et piston dans lequel le piston est muni de l'unité selon l'invention* Sur les dessins, on a indiqué par 1 le piston destiné à coulisser et à tourner dans une chambre 2 définie par un cylindre 3 et par 4 l'unité d'étanchéité et de guidage entre le piston et la surface intérieure de la chambre 2. Selon l'invention, l'unité 4 est constituée par un anneau élastique 5, par exemple un anneau torique, et par un anneau rigide 6 en matière antifriction ayant une section rectangulaire ou approximativement. L'anneau élastique 5 est monté dans un creux correspondant 7 pratiqué sur le piston 1; l'anneau rigide 6 est lui-môme monté et appuyé périphériquement sur l'anneau élastique L'anneau rigide 6 est prévu avec une longueur axiale bien supérieure au diamètre de la section de l'anneau élastique 5, de telle sorte que ses bords 6 ', 61 dépassent dtun c 8 té et de l'autre de l'anneau élastique et s'adaptent à des sièges ou gradins correspondants 8 prévus sur les flancs du creux 7 Les parois radiales 8 ' qui délimitent les sièges ou gradins 8 coopèrent avec les bords 6 ', 6 ' de l'anneau rigide 6 pour empocher les déplacements axiaux de ce dernier et aussi, par l'intermédiaire de ce derniers pour empêcher l'anneau élastique de sortir du creux 7 De cette manière, l'unité d'étanchéité et de guidage est toujours correctement adaptée sur le piston pendant tout déplacement de ce dernier. La longueur de l'anneau rigide 6 et de l'épaisseur -4- de sa section ont un rapport approprié et en tous cas tel que, lorsque les deux anneaux sont assemblés, l'action de l'anneau élastique 5 à l'intérieur de l'anneau rigide 6 détermine un gonflement ou une convexité dans la partie médiane 16 de l'anneau rigide Le gonflement ou convexité 16 entraîne une augmentation du diamètre de la partie médiane de l'anneau rigide 6 est simul- tanément une tendance à la diminution du diamètre des bords libres 6 ', 6 ' de l'anneau, assurant son appui sur les gradins 8. Donc,l'anneau rigide 6 agira par frottement sur la surface intérieure de la chambre 2 logeant le piston, par une bande de la partie médiane convexe 16, tandis que les parties extrêmes de l'anneau sont espacées de cette surface, délimitant avec celle-ci des espacementsconiques 15 qui rétrécissent vers la partie médiane 16 Des essais techniques et expérimentaux mon- trent que le rapport entre la longueur de l'anneau rigide et son épaisseur peut être par exemple compris entre : 1 et 15: 1, également sur la base du diamètre de la section de lanneau élastique En outre, le rapport entre la longueur de l'anneau rigide et le diamètre de la section de l'anneau élastique peut tre considéré comme compris entre 1,2: 1 et 3: 1 environ. Dans le cadre de ces rapports, la bande d'étanchéité est assez étroite pour garantir l'étanchéité mais n'est pas étroite au point d'impliquer une usure rapide de la pellicule de lubrifiant. En outre, la valeur de la pression d'étanchéité reste uniforme dans toutes les zones de la bande d'étan- chéité tandis que les bords extrêmes de l'anneau n'ont jamais d'influence sur la pellicule de lubrifiant, ce qui évite que celle-ci ne soit raclée. Les caractéristiques de construction et l'assemblage décrits ci-dessus assurent une étanchéité parfaite et un guidage correct entre les surfaces sujettes à à des déplacements relatifs de n'importe quel genre, 2 5 2 6 1 1 4 améliorant nettement le comportement et les résultats relativement à ceux que l'on peut obtenir avec les systèmes connus jusqu'ici. En pratique, avec le mouvement du piston 1 rectiligne et centré dans la chambre 2, on a un frotte- ment minimal et une lubrification maximale de ltaccou- plement, outre l'étanchéité sire Le frottement est minimal étant donné que, comme on l'a dit ci-dessus et comme on peut le voir en particulier par la figure 2, la partie en contact de frottement avec la surface id intérieure de la chambre 2 est minimale, étant limitée seulement à la partie médiane convexe 16 de l'anneau rigide 6 La lubrification est maximale grâce au fait que les surfaces délimitant les espacements coniques 15 tendent à transporter le lubrifiant, qu'il soit liquide ou solide, vers la partie médiane 16 soumise au frottement, sans rompre ni racler ou entrainer la pellicule lubri- fiante prévue sur la surface intérieure de la chambre 2 Cela se passe dans les deux sens de déplacement du piston quand celui-ci est sujet à des déplacements alternatifs. Par le mouvement rectiligne du piston en présence de poussées latérajes ou radiales même notables, les avantages susdits sont maintenus étant donné que ces poussées, tendant à faire dévier le piston, sont auto- matiquement équilibrées par la réaction élastique de l'unité qui, par suite, se centre et s'adapte automati- quement. En effets l'unité subit en pareil cas un aplatissement du c 8 té vers lequel agissent les poussées radiales; la surface d'appui et de frottement augmente alors de manière appropriée, sans que l'on arrive jamais à l'aplatissement, de manière à supporter convenablement le piston Puis, aussitôt que les poussées radiales tendent à cesser, on obtient un ajustement immédiat de l'unité d'étanchéité dans son état primitif, de façon que l'étanchéité, le guidage et le soutien du piston soient toujours corrects. _ 6- REVENDICATIONS 1. Unité d'étanchéité et de guidage pour pistons en général, caractérisée en ce qu'il comprend un anneau élastique ( 5) disposé dans un creux correspondant ( 7) du piston et un anneau rigide ( 6) en matière antifriction, appuyé par sa périphérie sur l'anneau élastique et ayant unelongueur axiale telle qu'il dépasse d'un c 8 té et de l'autre de l'anneau élastique ( 5), les bords laté- raux ( 6 ',6 ') de la section de l'anneau rigide ( 6) étant disposés et retenus axialement sur des sièges ou gradins correspondants ( 8) prévus sur les flancs du creux ( 7) destiné à l'anneau élastique. 2. Unité selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le rapport entre la longueur de l'anneau rigide ( 6) et son épaisseur est telle que l'appui de cet anneau sur l'anneau élastique ( 5) détermine un gonflement ou une convexité ( 16) dans la partie médiane de l'anneau rigide, le sommet du gonflement ou convexité ( 16) étant destiné à tre en contact avec la surface de la chambre destinée au piston et à frotter sur cette surface. 3. Unité selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que de part et d'autre du gonflement ou la convexité ( 16) de la partie médiane sont prévus deux espacements coniques ( 15) de transport du lubrifiant vers la partie médiane.