Brevet FR2541413A1 — publié le 19840824

Dispositif d'étanchéité pour dissipateur hydraulique d'énergie de type télescopique La présente invention a pour objet un dispositif d'étanchéité pour dissipateur hydraulique d'énergie de type télescopique, notamment pour les suspensions de matériel roulant de chemin de fer. Pour de telles suspensions, on sait que les dispositifs amortis- seurs connus, qui dissipent l'énergie mécanique en chaleur par laminage d'huile entrainée par un piston à travers des passages étranglés,ne réunis- sent pas en même temps toutes les caractéristiques souhaitées et restent surtout d'une fiabilité bien insuffisante. En effet, les dispositifs amortisseurs les plus usuels, du type télescopique à piston actionné par une tige dans un tube de travail rempli d'huile, ne permettent généralement pas d'amortir convenablement les mouve- ments d'oscillation de faibles amplitudes ou vibrations engendrés par les roues, car ils se désamorcent facilement au repos et nécessitent ensuite de longs parcours avec oscillations de grande amplitude pour revenir à l'état normal de fonctionnement Mais le piston aspire d'abord, dans chaque sens de mouvement, l'air dissous dans l'huile, ce qui crée au retour un vide qui est à l'origine du phénomène de cavitation se traduisant par des à-coups secs et violents particulièrement désagréables. -Pour remédier à ces inconvénients, on connait des amortisseurs dans lesquels on maintient une légère surpression permanente du liquide rem- plissant entièrement les chambres de travail, au moyen d'une chambre de com- pensation o le liquide de réserve est lui-même maintenu sous pression par des dispositifs mécaniques à ressort ou pneumatiques. Mais dans le domaine des suspensions ferroviaires, on sait que les oscillations à amortir sont dans la majorité des cas des vibrations de faible amplitude avec, de temps en temps une ou plusieurs oscillations net- tement plus importantes. Il se pose donc autour de la tige du piston dans sa traversée de l'enveloppe del'appareil, un problème d'étanchéité En effet, si l'on utili- se des joints à frottement important sur la tige, les petits mouvements d'oscillation sont transmis par les joints à l'ensemble de la caisse On peut chercher à réduire un peu les frottements pour autoriser entre la tige et le joint, les mouvements de faible amplitude qui sont alors amortis par le travail du fluide dans les chambres; mais dans ce cas les très nombreux mouvements d'oscillation vont entraîner une usure rapide des joints, et par conséquent des fuites d'huile qui, h leur tour, entraîneront une diminution de la pression permanente dans l'appareil et l'apparition de phénomènes de cavitation. Cet inconvénient est particulièrement gênant dans le domaine fer- roviaire, car le kilométrage parcouru par un véhicule entre deux opérations de grand entretien est généralement considérable, si bien que la durée d'action efficace des amortisseurs est bien souvent inférieure à la durée entre deux révisions successives. A cet effet, on connait des dispositifs d'étanchéité formés par un joint à membrane qui enserre la tige de piston mais l'élasticité et le débattement de ce type de joint sont nettement insuffisants pour éviter son glissement par rapport à la tige de piston et une usure prématurée. L'invention qui remédie à de tels inconvénients s'applique donc à un dissipateur hydraulique d'énergie d'une masse en mouvement, du type té- lescopique comprenant: un cylindre de travail rempli de liquide et partagé en deux chambres par un piston muni de clapets tarés déterminant la résistance hydraulique, et dont la tige liée à la masse en mouvement est guidée à travers l'un des fonds du cylindre, une chambre annulaire auxiliaire de compensation entourant le cylindre de travail, communiquant par une valve et un clapet taré avec la chambre de travail opposée à la tige du piston, un dispositif d'étanchéité pour la sortie de tige de piston, disposé dans un logement prolongeant le cylindre de travail côté tige. Selon l'invention, le dispositif d'étanchéité est formé par un joint comprenant une couronne cylindrique qui enserre la tige du piston et qui se prolonge par un soufflet étanche, coaxial à ladite tige, permettant un débattement axial du joint dans son logement, en suivant les déplace- ments de faible amplitude de ladite tige. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description sui- vant se rapportant à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemples et en se référant aux dessins annexés qui représentent: Figure 1: une coupe axiale d'un dissipateur hydraulique d'éner- gie muni du dispositif d'étanchéité conforme à l'inîvention. Figure 2 une coupe axiale partielle d'une variante de réalisa- tion de l'invention. Figure 3 une coupe axiale partielle d'une seconde variante de réalisation. En se reportant tout d'abord à la figure 1, le dissipateur d'éner- gie comporte un cylindre de travail 1, entouré d'un tube coaxial 2, formant avec lui une chambre annulaire 3 Le cylindre de travail 1 est obturé par un fond inférieur 5 et par un fond supérieur 6 constituant le contrepiston. Un piston 9, coulissant à l'intérieur du cylindre de travail 1 et fixé sur une tige 10, comporte deux clapets 11 inversés et tarés Ce piston 9 parta- ge le cylindre de travail 1 en deux chambres 12 et 13. La tige 10 traverse le contrepiston 6 par un orifice qui consti- tue un simple guidage, à jeu très réduit, mais sans étanchéité Un bouchon 14 maintenu sur le contrepiston 6 par un écrou 4 vissé dans la partie supé- rieure du tube 2, forme avec ledit contrepiston un logement 15 pour le mon- tage d'un dispositif d'étanchéité s'appliquant sur la tige de piston Cette tige 10 est pourvue, à son extrémité extérieure, d'une attache 16 et d'un boitier de protection 17 Le fond inférieur du cylindre de travail 1 compor- te une valve 18 ouvrant de larges passages au liquide de la chambre annulai- re 3 vers la chambre de travail 12 lors de l'aspiration du piston 9 et par un clapet 19 qui inversement ouvre un passage restreint vers la chambre an- nulaire 3. Le tube 2 est fermé hermétiquement par une cuvette 20 portant l'attache inférieure 21. Dans le logement 15 est monté un joint d'étanchéité 22 formé par un couronne cylindrique 23 qui par frottement adhère assez fortement sur la tige 10 et qui se prolonge par un soufflet étanche 24, dont le dernier pli est fixé par une rondelle 25 sur son siège prévu dans le contrepiston 6. L'intérieur du soufflet 24-communique librement par de larges ouvertures avec la chambre annulaire 3. La face supérieure de la couronne cylindrique 23 est légèrement bombée pour éviter l'effet de ventouse entre cette couronne et le bouchon 14 On peut également prévoir des aspérités en relief sur cette face supé- rieure toujours pour éviter l'effet de ventouse. D'autre part, sur la face latérale de la couronne cylindrique 23 est montée une bague de serrage 26 afin d'empêcher le gonflement du joint sous l'effet de la température Cette bague de serrage peut éventuellement être moulée directement dans la couronne du joint. Pendant les mouvements de la tige 10, la couronne cylindrique 23 du joint 22 qui par frottement adhère assez fortement sur la tige 10, suit d'abord celle-ci sans glisser en étirant le soufflet 24 jusqu'à venir éven- tuellement buter sur le fond du bouchon 14 dans le cas d'un mouvement d'ex- tension dépassant une certaine amplitude et, ensuite seulement, si le mouve- ment continue plus loin, la couronne 23 commence à coulisser sur la tige En sens contraire, dans le cas d'un mouvement de compression, la couron- ne 23 du joint est entrainée par frottements vers le bas Le soufflet étan- che 24 permet donc un débattement plus important qu'avec un joint usuel du type à membrane. Dans le cas d'oscillations de petites amplitudes, qui représen- tent de très loin la grande majorité des mouvements, la couronne 23 du joint 22 reste collé sur la tige 10, en suivant ses mouvements sans glis- ser Or, l'usure du joint étant causée uniquement par les glissements, il n' y aura donc pas dans ce cas d'usure Ainsi, le joint ne s'usera que lors des mouvements de plus grandes amplitudes qui sont très peu nombreux, et de ce fait il aura une longévité exceptionnellement grande Un autre avantage encore pour ce dissipateur est l'élimination des vibrations et trépidations transmises habituellement à la partie suspendue du fait des frottements du joint durant les petites oscillations Lors des oscillations de plus gran- des amplituddes, la valeur relative des forces de frottements par rapport à la réaction hydraulique, qui s'amorce d'ailleurs progressivement, devient négligeable, d'o une grande douceur de fonctionnement dans tous les cas. Dans la variante du dissipateur selon la figure 2, la couronne 23 du joint 22 est orientée vers le bas et le dernier pli du soufflet 24 est fixé de façon étanche à la partie supérieure du logement 15 sur le bouchon 14 par une rondelle d'appui 30 La face acctive du joint est donc orientée vers l'intérieur et communique par de très larges passages avec la chambre annulaire 3, dont la faible pression, quelle qu'elle soit, d'air ou de li- quide, s'exerce à l'extérieur du joint 22, et tend, par conséquent, à le serrer contre la tige 10, ce qui peut parfois présenter un avantage d'un service encore plus long, notamment dans le cas d'oscillations relativement plus grandes. A la figure 3, le joint d'étanchéité 22 se compose également d'une couronne cylindrique 23 sertie à la partie supérieure d'un soufflet métallique 31 dont le dernier pli est fixé sur le contrepiston 6 par l'é- crou 4 au moyen d'un joint d'étanchéité 32 et d'une rondelle 33. Bien entendu l'invention n'est pas strictement limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemples, mais elle couvre éga- lement les réalisations qui n'en différeraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalents Ainsi pour assurer dans tous les cas la possibilité d'un débattement axial du- joint sans glissement sur la tige de piston, on pourrait aussi prévoir des soufflets de forme hélicoïdale, armés ou non de fils métalliques formant ressort, ou encore pourvus d'embouts en tube élastique permettant des défor- mations axiales. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité pour dissipateur hydraulique d'éner- gie du type télescopique comprenant un cylindre de travail rempli de liquide et partagé en deux chambres par un piston muni de clapets tarés déterminant la résistance hydraulique, et dont la tige est guidée àtravers l'un des fonds dudit cylindre, une chambre annulaire de compensation entourant le cylindre de travail, communiquant par une valve et un clapet taré avec la chambre de travail op- posée à la tige du piston, et un joint d'étanchéité pour la sortie de tige du piston, disposé dans un logement prolongeant le-cylindre de travail côté tige, caractérisé par le fait que le joint d'étanchéité ( 22) est formé d'une cou- ronne cylindrique ( 23) qui enserre la tige ( 10) du piston et qui se prolon- ge par un soufflet étanche ( 24-31), coaxial à ladite tige, permettant un dé- battement axial du joint dans son logement ( 15) - 2. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la face supérieure de la couronne cylindrique ( 23) est légèrement bombée. 3. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la face supérieure de la couronne cylindrique ( 23) comporte des aspérités en relief. 4. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que sur la face latérale de la couronne cylindrique ( 23) est montée une bague de serrage ( 26). 5 Dispositif d'étanchéité selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la bague de serrage ( 26) est directement moulée dans la couronne cylindrique ( 23) du joint ( 22). 6. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dernier pli du soufflet ( 24) est fixé de fa- çon étanche sur l'une ou l'autre des faces extrêmes du logement ( 15). 7. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le soufflet étanche est un soufflet métallique ( 31) à la partie supérieure duquel est sertie la couronne cylindrique ( 23) du joint d'étanchéité ( 22). 8 Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le soufflet étanche ( 24) est un soufflet de for- me hélicoïdale. six pages CREUSOT-LOIRE