Brevet FR2688280A1 — publié le 19930910

Piston séparateur gaz/liquide pour un amortisseur hydraulique pressurisé. L'invention concerne un piston séparateur gaz/liquide pour un amortisseur hydraulique pressurisé, notamment de type monotube. Un tel piston, muni d'un joint torique d'étanchéité, sépare le tube ou cylindre dans lequel il est monté à coulissement, en deux portions dont rune contient un gaz sous pression et l'autre est remplie de fluide hydraulique. Les pistons actuels, de forme générale cylindrique, sont des pièces venues de moulage et présentent habituellement un fond circulaire plan destiné à être en contact avec le gaz sous pression. Elles présentent également, ménagée dans leur paroi latérale, une gorge annulaire pour le joint d'étanchéité, ainsi que des évidements cylindriques internes concentriques et de diamètres différents. Ces pistons présentent, de par leur mode de fabrication par moulage, les matériaux habituellement employés (matériaux synthétiques) et leur structure générale cylindrique à fond plat, un risque non négligeable d'apparition de fissures internes, et une tendance à 1'ovalisation lors de la phase de refroidissement après moulage. L'invention vise à apporter une solution plus satisfaisante à ces problèmes. Un but de Invention est d'obtenir, après moulage, une déformation moindre du piston pour réduire de façon significative l'ovalisation de l'ensemble. L'invention a encore pour but de minimiser le risque d'apparition de fissures dans le piston. Un autre but de Invention est d'obtenir à la fois une meilleure distribution de la charge dans un matériau synthétique composite avantageusement utilisé pour ce type de piston et une optimisation du rapport entre la masse du piston et sa résistance mécanique. L'invention a encore pour but d'obtenir un tel piston permettant d'utiliser l'amortisseur avec un volume gazeux plus important tout en autorisant un montage du piston à pression gazeuse plus élevée. L'invention propose donc un piston séparateur ayant une structure radicalement différente de celle connue jusqu'à maintenant. Selon une caractéristique générale de l'invention, le piston séparateur gaz/liquide comprend un corps en forme de dôme ainsi qu'une extension annulaire raccordée à la paroi convexe du dôme et comportant une gorge latérale annulaire. Selon un mode de réalisation de l'invention, le piston est sensiblement de révolution, la section longitudinale du dôme, située dans un plan perpendiculaire à sa base et contenant l'axe de révolution, étant une partie d'un anneau sensiblement circulaire. En variante, cette section longitudinale peut être une partie d'un anneau sensiblement elliptique. Dans ce cas, le rapport de la hauteur du dôme sur le diamètre externe de sa base est avantageusement compris entre 0, 20 et 1. La section longitudinale du dôme comprend de préférence un segment de couronne de fond, raccordé respectivement à ses deux extrémités à deux segments de couronne latéraux, symétriques par rapport à l'axe de révolution du dôme, le segment de couronne de fond ainsi que les deux segments latéraux étant respectivement inscrits extérieurement dans deux cercles de diamètres différents. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'extension annulaire du piston comporte une partie cylindrique raccordée à la paroi convexe du dôme, s'étendant sensiblement perpendiculairement à la base de celui-ci et prolongée sensiblement d'équerre par une couronne latérale inférieure s'étendant à l'opposé du sommet du dôme; cette extension annulaire comporte par ailleurs une couronne latérale supérieure, raccordée à la paroi convexe du dôme au voisinage du pied de la partie cylindrique, et s'étendant sensiblement parallèlement à la couronne latérale inférieure pour ménager avec cette dernière et la partie cylindrique, ladite gorge latérale annulaire, et pour ménager avec la paroi convexe du dôme, située entre la couronne latérale supérieure et la base de celui-ci, un évidement. Ainsi, le piston, monobloc et venu de moulage, possède une épaisseur sensiblement uniforme de matériau, tel qu'un matériau synthétique composite chargé de fibres de verre, ce qui favorise la non apparition de fissures. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de l'exemple de réalisation nullement limitatif décrit ci-après et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale schématique partielle d'un amortisseur hydraulique pressurisé monotube, et, - les figures 2 à 4 illustrent plus en détail un piston séparateur selon l'invention. Tel qu'il est illustré sur la figure 1, l'amortisseur hydraulique télescopique monotube comprend un cylindre 1 fixé à l'une de ses extrémités par un oeillet 2. Un piston séparateur gaz/liquide 3, monté libre à coulissement dans le cylindre 1, est muni d'un joint torique d'étanchéité 4 et sépare le cylindre en deux portions. Une portion 5 contient un gaz sous pression et l'autre portion 6 est remplie de fluide hydraulique. Un autre piston 7 est fixé à l'extrémité d'une tige 8 dont le déplacement dans le cylindre 1 est guidé par le guide 9 fixé au cylindre et associé à un autre joint d'étanchéité 10. L'extrémité extérieure de la tige 8 est fixée à un deuxième oeillet de fixation, non représenté ici à des fins de simplification. L'amortisseur est complété par un protecteur 11 solidaire de la tige 8 et venant coiffer une partie du cylindre 1. Pour assurer le fonctionnement de l'amortisseur, le piston 7 comporte des passages permanents 12 pour le fluide hydraulique, coopérant avec un système de clapet 13. Tel qu'illustré sur les figures 3 à 5, le piston séparateur 3 comprend un corps en forme de dôme 14 ainsi qu'une extension annulaire 15, raccordée à la paroi convexe 16 du dôme qui est propre à être en contact avec le gaz sous pression contenu dans le cylindre de l'amortisseur. Par conséquent, une fois monté dans le cylindre, la face concave 17 du dôme 14 est en contact avec le fluide hydraulique. Bien que le dôme 14, de révolution, puisse être sensiblement inscrit dans une sphère, sa section longitudinale (figure 2) située dans un plan contenant l'axe de révolution Ax et perpendiculaire à la base 18 du dôme, est formée ici d'une partie d'un anneau sensiblement elliptique. Plus précisément, cette section longitudinale comprend un segment de couronne de fond 19, symétrique par rapport à l'axe de révolution Ax et raccordée respectivement à ses deux extrémités Pa, Pb à deux segments de couronne latéraux 20, également symétriques par rapport à l'axe Ax. Les deux points Pb délimitant intérieurement le segment de couronne 19 sont séparés ici d'une distance D de 16 mm. Le segment de couronne 19 s'inscrit dans un cercle de centre O et de rayon externe R2 égal sensiblement à 22 mm tandis que la paroi interne de ce segment de couronne s'inscrit dans un cercle également de centre O et de rayon R4 sensiblement égal à 20 mm. Les deux segments de couronne latéraux 20 s'inscrivent quant à eux extérieurement dans deux cercles de rayon R1 de l'ordre de 17 mm et de centres respectifs Oa et Ob, et intérieurement dans deux cercles de rayon R3 de l'ordre de 14 mm et de centres respectifs Oc et Od. Les dimensions indiquées ici le sont naturellement à titre d'exemple. D'une facon générale, l'utilisation de rayons différents dans lesquels s'inscrivent intérieurement et extérieurement les segments de couronne latéraux et de fond conduisent à une légère variation d'épaisseur centre ces segments. Néanmoins cette variation n'est pas préjudiciable à l'uniformité d'épaisseur avantageusement recherchée pour le dôme pour des raisons de fabrication, de résistance mécanique et d'étanchéité au gaz. L'extension annulaire 15 comporte une partie cylindrique 21 raccordée à la paroi convexe du dôme au niveau des segments de couronne latéraux 20. Cette partie 21, inscrite extérieurement dans un cylindre de révolution autour de l'axe Ax d'un diamètre de l'ordre de 27,9 mm, se raccorde par des arrondis à une couronne latérale inférieure 22 s'étendant sensiblement d'équerre par rapport à la partie cylindrique 21 à l'opposé du sommet S du dôme, c'est à dire sensiblement parallèlement à la base 18 du dôme. L'extension annulaire 15 se compose par ailleurs d'une couronne latérale supérieure 23 raccordée également à la paroi convexe du dôme au voisinage du pied de la partie cylindrique 21. Cette couronne latérale supérieure 23 s'étend parallèlement à la couronne latérale inférieure 22 et ménage avec la paroi convexe du dôme située entre cette couronne supérieure 23 et la base 18 du dôme, un évidement 24. Cet évidement 24 permet d'obtenir une épaisseur sensiblement uniforme de matériau (de l'ordre de 2 mm) dans l'ensemble du piston, ce qui est particulièrement avantageux pour un tel piston venu monobloc de moulage, composé d'une façon générale d'un matériau synthétique composite, et en particulier de polyamide renforcé de fibres de verre. Ceci contribue ainsi à favoriser la non apparition de fissures internes dans le matériau synthétique. Par ailleurs, une telle uniformité d'épaisseur de matériau obtenue par cette structure d'ensemble nouvelle et originale, permet également de supprimer des excédents de matière inutiles et d'optimiser ainsi la masse du piston par rapport à la résistance mécanique qui lui est nécessaire notamment lors de son montage dans le cylindre. Comme le montre le détail B illustré à plus grande échelle sur la figure 3, la paroi convexe du dôme forme au voisinage de la base de celui-ci une jupe cylindrique 25 qui s'inscrit, ainsi que les parois latérales d'extrémités 26 et 27 des couronnes latérales inférieure 22 et supérieure 23, dans un cylindre d'axe Ax et de diamètre sensiblement égal d'une façon générale au diamètre interne du cylindre 1 de l'amortisseur (au jeu près), et pris ici égal à 35,8 mm. Le piston 3, de révolution autour de l'axe Ax, est ainsi susceptible de coulisser à contact à l'intérieur du tube de l'amortisseur dans lequel il est monté, par l'intermédiaire de la jupe cylindrique 25 et des parois latérales 26 et 27. Le joint torique d'étanchéité 4 est par ailleurs logé dans la gorge annulaire 28 limitée par la paroi latérale externe 30 de la partie cylindrique 21 ainsi que par les deux parois planes respectives en regard 31, 32 des deux couronnes latérales inférieure 22 et supérieure 23. Bien que la demanderesse ait observé qu'un rapport de la hauteur H du dôme sur le diamètre externe de sa base 18 compris entre environ 0, 20 et 1, réduisait davantage l'ovalisation résiduelle ainsi que la prévention des fissures, il a été considéré préférable, après de nombreux essais, d'envisager un rapport compris entre environ 0, 35 et environ 0, 40 ce qui conduit à une solution optimale. La base annulaire 18 du dôme présente en outre quatre ouvertures 29 (comme illustré sur la vue de dessous représentée sur la figure 4) d'une largeur d'environ 1 mm, diamétralement opposées deux à deux et assurant un effet anti-ventouse du piston. La structure générale du piston selon l'invention a ainsi permis notamment de réduire de façon satisfaisante l'ovalisation du pourtour, lors du refroidissement après moulage; une réduction de l'ordre de 50 % par rapport aux structures actuelles a pu être observée pour l'exemple préférentiel décrit ci avant. REVENDICATlONS 1. Piston séparateur gaz/liquide destiné à être monté à coulissement dans un tube d'amortisseur hydraulique pressurisé, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps (14) en forme de dôme ainsi qu'une extension annulaire (15) raccordée à la paroi convexe (16) du dôme et comportant une gorge latérale annulaire (28). 2. Piston selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est sensiblement de révolution autour d'un axe de révolution (Ax), la section longitudinale du dôme, située dans un plan contenant cet axe de révolution et perpendiculaire à sa base, étant une partie d'un anneau sensiblement circulaire. 3. Piston selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est sensiblement de révolution autour d'un axe de révolution, la section longitudinale du dôme, située dans un plan contenant l'axe de révolution et perpendiculaire à sa base, étant une partie d'un anneau sensiblement elliptique. 4. Piston selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le rapport de la hauteur (H) du dôme sur le diamètre externe de sa base est compris entre environ 0, 20 et 1. 5. Piston selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la section longitudinale du dôme comprend un segment de couronne de fond (19) raccordé respectivement à ses deux extrémités (Pa, Pb) à deux segments de couronnes latéraux (20), symétriques par rapport à l'axe de révolution Ax du dôme. 6. Piston selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'extension annulaire (15) comporte une partie cylindrique (21) raccordée à la paroi convexe du dôme, s'étendant sensiblement perpendiculairement à la base (18) du dôme, prolongée sensiblement d'équerre par une couronne latérale inférieure (22), s'étendant à l'opposé du sommet du dôme, ainsi qu'une couronne latérale supérieure (23), raccordée à la paroi convexe du dôme au voisinage du pied de la partie cylindrique, et s'étendant sensiblement parallèlement à la couronne latérale inférieure pour ménager avec cette dernière et la partie cylindrique (21), ladite gorge annulaire (28), et pour ménager avec la paroi convexe du dôme, située entre la couronne latérale supérieure (23), et la base (18) du dôme, un évidement (24). 7. Piston selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi convexe du dôme forme au voisinage de la base de celui-ci une jupe cylindre (25) apte à coulisser à contact à l'intérieur du tube dans lequel est monté le piston, tandis que les parois latérales d'extrémité respectives (26, 27) des couronnes latérales inférieure et supérieure (22, 23) sont cylindriques et s 'inscrivent, avec la jupe cylindrique (25), dans un même cylindre. 8. Piston selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est monobloc venu de moulage. 9. Piston selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est composé d'un matériau synthétique composite, en particulier du polyamide renforcé de fibres de verre.