Brevet FR2665234A1 — publié le 19920131

PISTON SEPARATEUR POUR CYLINDRES HYDRAULIQUES. La présente invention concerne un piston séparateur de fluide équipant des cylindres hydrauliques. Habituellement, un cylindre hydraulique est séparé en deux compartiments remplis chacun d'un fluide et séparés par un piston capable de coulisser dans le cylindre. Au moins un des fluides remplissant les compartiments du cylindre hydraulique doit être à 11 état liquide. L' étanchéité entre les deux compartiments du cylindre est souvent assurée au moyen d'un joint annulaire en matière elastomériqie logé dans une gorge circulaire périphérique du piston. Pendant le coulissement axial du piston dans le cylindre, le frottement du joint d'étanchéité contre la paroi intérieure du cylindre provoque une déformation élastique du joint, déformation pouvant causer une fuite du liquide d'un compartiment a lTautre, donc la perte momentanée au moins partielle de l'étanchéité. La cause principale de cette fuite est due au fait que la déformation élastique du joint pendant le coulissement axial du piston forme souvent un espace fermé situé au fond de la gorge du côté du compartiment rempli de liquide. Une partie du liquide dans la gorge est ainsi emprisonnée dans l'espace fermé. Etant donné que le liquide utilisé est presque incompressible, ce qui a pour conséquence une surpression du liquide à l'intérieur de l'espace fermé par la déformation du joint élastique car plus le joint d'étanchéité se déforme, plus le volume de l'espace fermé emprisonnant le liquide diminue. Il en résulte alors que le liquide en surpression force un passage entre le fond de la gorge et le joint d'étanchéité pour s'enfuir dans la partie de la gorge circulaire de l'autre côté du joint d'étanchéité. Lorsque le coulissement axial alterné du piston est répétitif, le phénomène de fuite par micro-pompage précédemment décrit s'amplifie, d'où une étanchéité médiocre entre les deux compartiments du cylindre. L'objet de la présente invention est de pallier ce problème de fuite de liquide par micro-pompage en proposant une solution simple, efficace et peu coûteuse avec un piston séparateur pourvu d'une gorge circulaire de structure particulière. Le piston séparateur de fluide pour cylindres hydrauliques, selon l'invention, comporte une gorge circulaire périphérique dans laquelle est logé un joint annulaire en matière élastomérique qui est en contact avec la paroi intérieure du cylindre et le fond de la gorge du piston, de façon à assurer l'étanchéité entre les deux compartiments du cylindre dont un au moins est rempli d'un liquide et séparés par le piston. Selon l'invention, la gorge circulaire du piston est pourvue d'un ou plusieurs passages établissant la communication permanente entre l'espace du fond de la gorge situé du côté du compartiment rempli du liquide par rapport au joint annulaire souple et le liquide dudit compartiment, cela quelle que soit la déformation du joint souple dans la gorge circulaire causée par le coulissement axial du piston dans le cylindre. Les passages de communication de liquide peuvent être des perforations dans le piston reliant l'espace du fond de la gorge et le compartiment rempli du liquide, ou des rainures sur la paroi de la gorge circulaire du côté dudit compartiment rempli du liquide et partant du fond de la gorge circulaire pour déboucher dans le périmètre du piston. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels la figure l est une vue partielle schématique en coupe axiale d'un cylindre hydraulique muni d'un piston séparateur classique; la figure 2 est une vue de détail du piston séparateur de la figure 1 lorsqu'il coulisse dans le cylindre; la figure 3 est une vue partielle en coupe axiale du piston séparateur selon le premier mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est une vue partielle en coupe axiale du piston séparateur selon un second mode de réalisation de l'invention; et la figure 5 est une vue partielle en coupe axiale du piston séparateur selon un troisième mode de réalisation de l'invention pour un cylindre hydraulique dont les deux compartiments sont remplis chacun d'un liquide. Comme illustré sur la figure 1, le piston séparateur l est libre de coulisser axialement dans un cylindre 2 représenté verticalement. Le piston I comporte une gorge circulaire périphérique 3 au voisinage de son extrémité supérieure. Dans la gorge circulaire 3 de section rectangulaire est logé un joint annulaire 4 en élastomère sous précontrainte radiale entre la paroi intérieure 5 du cylindre 2 et le fond 6 de la gorge circulaire 3 du piston 1 pour assurer l'étanchéité entre le compartiment supérieur 7 et le compartiment inférieur 8 du cylindre 2 séparés par le piston 1. Le compartiment inférieur 8 est rempli d'un liquide, par exemple une huile. Le compartiment supérieur 7 est rempli d'un gaz dans cet exemple. Lorsque le piston 1 coulisse dans le cylindre 2 en suivant un mouvement ascendant comme indiqué par la flèche 9 (figure 2), le frottement entre la paroi intérieure 5 du cylindre 2 et le joint annulaire 4 tend à écraser élastiquement le joint 4 contre la paroi inférieure 10 de la gorge circulaire 3. Il en résulte que le joint 4 ainsi déformé forme un espace clos ll au fond de la gorge 3 du côté du compartiment inférieur 8. Le liquide initialement contenu dans la gorge 3 du côté inférieur du joint 4 est ainsi divisé en deux parties, la première étant emprisonnée dans l'espace clos il et la seconde communique avec le compartiment inférieur 8 par l'intermédiaire du jeu radial 12 entre la surface périphérique du piston 1 et la paroi intérieure 5 du cylindre 2. La déformation élastique du joint 4 tend à diminuer le volume de l'espace clos ll pendant le mouvement ascendant du piston 1 dans le cylindre 2. L'huile enfermée dans cet espace clos ll voit alors sa pression augmenter. Etant donné que l'huile est un liquide peu compressible, la surpression de l'huile dans l'espace clos tend à écarter radialement le joint 4 du fond 6 de la gorge circulaire 3, de façon à créer un passage au fond 6 de la gorge 3 pour évacuer, par micro-pompage vers le côté supérieur du joint 4, l'huile en surpression emprisonnée dans le volume clos 11. La gorge circulaire 3 du côté supérieur du joint d'étanchéité 4 communique avec le compartiment supérieur 7 rempli de gaz par l'intermédiaire du jeu radial entre le piston 1 et le cylindre 2. Il en résulte une fuite d'huile du compartiment inférieur 8 vers le compartiment supérieur 7. Selon le mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 3, le piston 1 comporte des perforations 13 sur la paroi inférieure 10 de la gorge circulaire 3 au voisinage du fond 6 de ladite gorge. Les perforations 13 permettent à l'espace clos ll précédemment décrit de communiquer en permanence et directement avec le compartiment inférieur 8 de façon à supprimer tout risque de surpression dans ledit espace clos, d'où une amélioration sensible de l'étanchéité entre le compartiment inferieur 8 et le compartiment supérieur 7 du cylindre. Les perforations 13 sont de préférence réparties de façon régulière selon un tracé circulaire dans le piston 1. Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 4, sur la paroi inférieure 10 de la gorge circulaire périphérique 3 du piston 1 sont pratiquées une ou plusieurs rainures 14 entre le fond 6 de la gorge 3 et le périmètre du piston 1. Dans ce cas là, l'espace clos ll de l'état de la technique est en communication permanente avec le compartiment inférieur 8 via le jeu radial 12 entre le piston et le cylindre et via les rainures 14. Le risque de surpression du liquide dans l'espace Il est ainsi supprimé. Les rainures peuvent être disposées radialement ou parallèlement selon le diamètre du piston. D'autres formes de rainures peuvent également être réalisées, il suffit que les rainures partent du fond 6 de la gorge circulaire 3 et aboutissent au périmètre du piston. Sur la figure 5 est montré un autre mode de réalisation de l'invention pour un cylindre 2 dont les compartiments supérieur 7 et inférieur 8 sont remplis tous deux d'un liquide. Dans cet exemple, le joint annulaire 4 est de section rectangulaire, ce qui diffère du joint torique des exemples précédents. Le piston 1 comporte des passages sous forme de perforations 15 et 16 aussi bien du côté du compartiment supérieur 7 que du côté du compartiment inférieur 8. Les perforations 15 et 16 assurent la communication permanente du fond de la gorge circulaire 3 au compartiment supérieur 7 et au compartiment inférieur 8 respectivement. Selon le même principe des modes de réalisation illustrés par les figures 3 et 4, le coulissement alterné axial du piston 1 dans le cylindre 2 ne crée pas d'espace clos susceptible de causer les fuites par micro-pompage du fluide d'un compartiment à l'autre. REVENDICATIONS 1. Piston séparateur (1) de fluide pour cylindres hydrauliques (2), comportant une gorge circulaire périphérique (3) dans laquelle est logé un joint annulaire (4) en matière élastomérique qui est en contact avec la paroi intérieure (5) du cylindre et le fond (6) de la gorge du piston, de façon à assurer l'étanchéité entre les deux compartiments (7, 8) du cylindre dont l'un au moins est rempli d'un liquide et séparés par le piston, caractérisé par le fait que la gorge circulaire (3) du piston est pourvue d'un ou plusieurs passages (13, 14, 15, 16) établissant la communication permanente entre l'espace (11) du fond de la gorge situé du côté du compartiment (8) rempli de liquide par rapport au joint annulaire souple et ledit compartiment, quelle que soit la déformation du joint (4) dans la gorge (3) due au coulissement du piston dans le cylindre. 2. Piston selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les passages sont réalisés sous forme de perforations (13, 15, 16) dans le piston reliant ledit espace (11) et le compartiment (8) rempli de liquide. 3. Piston selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les passages sont réalisés sous forme de rainures (14) sur la paroi (10) du côté du compartiment (8) rempli de liquide, lesdites rainures partant du fond (6) de la gorge circulaire (3) du piston et débouchant dans le périmètre du piston. 4. Piston selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les passages sont répartis de façon uniforme dans la gorge circulaire (3) du piston. 5. Piston selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les rainures (14) sont radiales. 6. Piston selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les rainures (14) sont pratiquées parallèlement au diamètre du piston. 7. Piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la gorge circulaire (3) présente une section rectangulaire et que le joint annulaire (4) est de forme torique.