Brevet FR2694612A1 — publié le 19940211

ENSEMBLE PISTON TIGE DE PISTON D'UN RESSORT A GAZ DE LONGUEUR REGLABLE. L'invention concerne un ensemble piston tige de piston pour un ressort à gaz de longueur réglable, constitué par une tige de piston, un piston, et une liaison étanche aux gaz entre le piston et la tige de piston. Dans les ressorts à gaz de longueur réglable, comportant une soupape d'actionnement à l'extrémité du carter opposée à celle de la sortie de la tige de piston, la liaison entre le piston et la tige de piston doit être étanche aux gaz, de façon à ce que les deux chambres intérieures séparées par le piston dans le ressort à gaz, soient isolées l'une de l'autre de manière étanche aux gaz A cet effet, un joint d'étanchéité est prévu entre la surface périphérique extérieure et la paroi intérieure du carter associé Des joint d'étanchéité supplémentaires doivent être prévus entre la tige de piston et le piston, parce que le piston est réalisé en tant que disque annulaire qui est traversé par une extrémité en forme de tourillon de la tige de piston, qui est liée par rivetage au piston. Cette configuration est universellement connue dans le cas des ressorts à gaz de longueur réglable largement répandus, par exemple de par le document DE-PS 18 12 282 (correspondant au brevet US 3 656 593) ou le document EP 0 447 675 Al (correspondant au document US Ser No 07/672 805) Ces liaisons sont d'une construction complexe et coûteuse; en outre il n'est pas totalement exclu que ces liaisons perdent leur étanchéité en cours de fonctionnement, avec pour conséquence que le ressort à gaz correspondant devient inutilisable. Aussi, le but de l'invention consiste à fournir un ensemble piston tige de piston du type de celui mentionné en introduction, qui, tout en étant d'une construction simple, est parfaitement étanche aux gaz. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que le piston comporte un fond fermé et un trou borgne ouvert d'un côté, et que la tige de piston comporte à une extrémité, un tronçon en forme de douille disposé dans le trou borgne du piston, et relié au piston par complémentarité de forme Comme le piston est fermé sur la totalité de sa section transversale, puisqu'il possède un fond fermé, la liaison entre le piston et la tige de piston est parfaitement étanche aux gaz La liaison entre la tige de piston et le piston est également indémontable et donc fiable, parce qu'entre le piston et la tige de piston est réalisée une liaison par complémentarité de forme, et non pas uniquement, par exemple, une liaison filetée Naturellement, un tel ensemble piston tige de piston peut non seulement être utilisé dans des ressorts à gaz de longueur réglable, mais par exemple également dans des vérins hydrauliques. Selon une configuration pratique particulièrement préférée de la liaison par complémentarité de forme, le trou borgne est pourvu d'au moins un évidement, dans lequel s'engage un renflement du tronçon en forme de douille de la tige de piston; ainsi selon une exécution préférée, le trou borgne est pourvu d'au moins une rainure annulaire, dans laquelle s'engage un collet annulaire du tronçon en forme de douille Selon un autre développement de l'invention, de part et d'autre dudit au moins un évidement, se trouvent des tronçons cylindriques annulaires du trou borgne, dont le diamètre intérieur est sensiblement égal au diamètre extérieur du tronçon en forme de douille de la tige de piston; cette configuration permet de garantir que la tige de piston présente une position centrée et orientée de manière précise par rapport au piston. Selon une caractéristique de construction de l'invention, la longueur du tronçon en forme de douille est inférieure à la profondeur du trou borgne dans le piston; par ailleurs, la longueur du tronçon en forme de douille de la tige de piston, est supérieure à la distance la plus grande entre le fond et la rainure annulaire De cette manière, le tronçon en forme de douille de la tige de piston présente une longueur suffisante pour être totalement logé dans le trou borgne du piston, mais également pour recouvrir ledit au moins un évidement, de manière à pouvoir être déformé à cet endroit. Selon d'autres caractéristiques de construction, la tige de piston est d'une exécution massive, et est réalisée en acier de construction; le piston est quant à lui réalisé en un alliage léger, de préférence de l'aluminium coulé sous pression. D'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre, d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé qui montre: Fig 1 un ressort à gaz de longueur réglable, comportant un ensemble piston tige de piston, Fig 2 un piston et l'extrémité d'une tige de piston à y fixer, avant l'établissement de la liaison, et Fig 3 la réalisation de la liaison entre le piston et la tige de piston. Le ressort à gaz représenté sur la figure 1, comporte un carter 1 qui est essentiellement constitué de deux tubes montés concentriquement l'un dans l'autre, à savoir un cylindre intérieur 2 et un cylindre extérieur 3 Entre le cylindre extérieur 3 et le cylindre intérieur 2, est formée une chambre annulaire 4, en raison de la différence de diamètre entre le cylindre intérieur 2 et le cylindre extérieur 3. Dans le cylindre intérieur 2 est monté de manière à pouvoir coulisser en direction axiale, un piston 5 qui sera décrit plus en détail dans la suite, et dont l'étanchéité aux gaz par rapport à la paroi intérieure 7 du cylindre intérieur 2, est assurée par un joint d'étanchéité 6 Le joint d'étanchéité 6 en forme de joint torique est agencé dans une rainure annulaire 8 dans la surface périphérique 9 en partie cylindrique, du piston 5 Le piston 5 est fixé à une extrémité d'une tige de piston 10, qui est guidée de manière coulissante, coaxialement à l'axe longitudinal central 11 commun au carter 1 et à la tige de piston 10 Cette dernière sort vers l'extérieur, à l'une des extrémités du carter 1 A cette extrémité, le carter 1 est fermé par un disque de fermeture 12, qui sur sa périphérie extérieure est rendu étanche aux gaz par rapport à la paroi intérieure 14 du cylindre extérieur 3, au moyen d'un joint d'étanchéité annulaire 13 Le disque de fermeture 12 est maintenu axialement vers l'extérieur, par un bord rabattu 15 du cylindre extérieur 3 Sur le côté intérieur, une douille en forme de pot 16 s'applique contre le disque de fermeture 12, cette douille recevant un joint d'étanchéité à lèvres multiples 17 qui s'applique de manière étanche sur la tige de piston 10 par l'intermédiaire de ses lèvres d'étanchéité Cela permet d'éviter une sortie de gaz vers l'extérieur, le long de la surface de la tige de piston 10 Contre la douille 16 s'appuie, à partir de la chambre intérieure 18 du carter 1, une pièce de centrage 19 qui s'appuie sur la paroi intérieure 14 du cylindre extérieur 3, et qui est munie de nervures 20 sur lesquelles s'appuie le cylindre intérieur 2 par l'intermédiaire de sa paroi intérieure 7, en étant ainsi centré Le cylindre intérieur 2 s'appuie également axialement de manière fixe sur ces nervures 20, en étant ainsi bloqué axialement d'un côté Comme pour le centrage et l'arrêt axial du cylindre intérieur 2, seules sont prévues des nervures 20, la chambre annulaire 4 est, dans cette zone, en communication avec la chambre intérieure 18 dans le cylindre intérieur 2, cette chambre intérieure 18 étant située entre le piston , l'extrémité du carter 1 côté sortie de la tige de piston, et la paroi intérieure 7 Entre les nervures 20 sont donc formés des canaux d'écoulement 21 entre la chambre intérieure 18 et la chambre annulaire 4. A l'extrémité du carter 1, opposée à celle de la sortie de la tige de piston, est disposée une soupape 22 au moyen de laquelle, la chambre intérieure 23 se trouvant dans le cylindre intérieur 2, entre le piston 5 et la soupape 22, est mise en communication avec la chambre annulaire 4 et ainsi avec l'autre chambre intérieure 18, ou est isolée de celle-ci. La soupape 22 comporte un corps de soupape 24 qui, dans la partie centrale de son étendue axiale, est pourvu d'une embase annulaire 25 qui s'appuie sur la paroi intérieure 14 du cylindre extérieur 3, en réalisant ainsi le centrage du corps de soupape 24 dans le cylindre extérieur 3 L'étanchéité aux gaz du corps de soupape 24 par rapport à la paroi intérieure 14 du cylindre extérieur 3 et par rapport à la paroi intérieure 7 du cylindre intérieur 2, est assurée au moyen de deux joints d'étanchéité annulaires 26, 27 La soupape 22 comporte une cheville d'actionnement 28 guidée dans le corps de soupape 24, coaxialement à l'axe 11; lorsque la cheville d'actionnement 28 est enfoncée dans le corps de soupape 24, la soupape est ouverte en permettant ainsi de relier la chambre intérieure 23 à la chambre annulaire 4 et ainsi à la chambre intérieure 18 opposée Sur la figure 1, la cheville d'actionnement 28 est représentée dans la position de fermeture de la soupape 22 Les chambres intérieures 18, 23 et la chambre annulaire 4 sont remplies de gaz sous pression et d'une faible quantité d'huile, l'huile étant destinée au graissage de la tige de piston 10 en contribuant ainsi également à l'amélioration de l'étanchéité entre la tige de piston 10 et le joint d'étanchéité 17 Le corps de soupape 24 de la soupape 22 est bloqué et fixé dans la direction axiale, à l'encontre d'un coulissement hors du carter 1, au moyen d'un bord rabattu 29 du cylindre extérieur 3 Le ressort à gaz de longueur réglable tel qu'il a été décrit jusque là, est universellement connu et largement répandu dans la pratique Il est par exemple divulgué par le document DE-PS 18 12 282 (correspondant au brevet US-3 656 593) ou par le document EP O 447 675 Al (correspondant au document US Ser No 07/672 805). Comme le laissent apparaître les figures du dessin, le piston 5 est réalisé en tant que corps fermé, c'est à dire qu'il présente un fond fermé 30 sur son côté opposé à celui o se fixe la tige de piston 10, et dirigé vers la chambre intérieure 23 La tige de piston est disposée dans un trou borgne 31 du piston 5 Le trou borgne 31 est cylindrique et présente dans sa zone voisine du fond 30, une rainure annulaire 32 de section transversale sensiblement trapézoïdale, qui se rétrécit radialement vers l'extérieur, à partir du trou borgne. De part et d'autre de cette rainure annulaire 32 sont agencés des tronçons cylindriques annulaires 33, 33 ' du trou borgne 31, d'un diamètre intérieur d La rainure annulaire 32 est décalée vers le fond 30, dans la direction de l'axe 11, par rapport à la rainure annulaire 8 recevant le joint d'étanchéité 6 dans la surface périphérique extérieure 9 du piston 5. La tige de piston 10 présente, à son extrémité devant être reliée au piston 5, un tronçon en forme de douille 34, dont la paroi mince 35 de forme cylindrique annulaire est réalisée par un trou borgne 36 coaxial à l'axe 11 Le diamètre extérieur D du tronçon en forme de douille 34, qui par ailleurs est identique au diamètre de la tige de piston 10, est égal au diamètre intérieur d du trou borgne 31 du piston 5, de sorte que le tronçon en forme de douille 34 peut être emmanché sans jeu dans le trou borgne 31 du piston 5 La longueur a du tronçon en forme de douille 34 est inférieure à la profondeur b du trou borgne 31, mais supérieure à la distance c maximale entre le fond 30 et la rainure annulaire 32, de sorte qu'après l'emmanchement total du tronçon en forme de douille 34 dans le trou borgne 31, la rainure annulaire 32 dans le piston 5 est totalement recouverte par la paroi mince 35 du tronçon en forme de douille 34. D'autre part, dans la zone de l'ouverture 37 du trou borgne 31, se trouve déjà la partie massive de la tige de piston 10 L'épaisseur de la paroi 35 du tronçon en forme de douille 34 vaut en règle générale 0,7 à 1 mm, pour un diamètre D du tronçon en forme de douille 34 d'environ 10 mm La tige de piston 10 est réalisée en un acier de construction ordinaire Le piston 5 est réalisé en un alliage léger, usuellement de l'aluminium moulé sous pression. Pour la réalisation de la liaison entre le piston 5 et la tige de piston 10, le tronçon en forme de douille 34 de la tige de piston 10 est emmanché dans le trou borgne 31 du piston 5, jusqu'à ce que la paroi 35 vienne reposer sur le fond 30 du piston 5 Le piston 5 est maintenu dans une prise de pièce 38 d'une table de presse 39, dont la forme est sensiblement adaptée à la forme extérieure du piston. La tige de piston 10 est sollicitée par une force P agissant dans la direction de l'axe il en direction du piston 5, et pouvant par exemple être appliquée par une presse hydraulique non représentée En raison de cette force P, le tronçon en forme de douille 34 s'appuyant sur le fond 30 du piston 5, est refoulé, sa paroi formant un renflement dans la rainure annulaire 32 du trou borgne 31 du piston 5 Ce renflement forme un collet annulaire 40 faisant saillie vers l'extérieur hors de la paroi 35, et remplissant au moins partiellement la rainure annulaire 32, de sorte que la tige de piston 10 et le piston 5 sont reliés l'un à l'autre de manière fixe dans la direction de l'axe 11. La liaison entre le piston 5 et la tige de piston 10 est étanche aux gaz, parce que le piton comporte un fond 30 fermé, c'est à dire que dans la zone de la tige de piston 10, il est impossible que du gaz sous pression parvienne de la chambre intérieure 18 à la chambre intérieure 23 dans le ressort à gaz représenté sur la figure 1 et décrit plus haut En raison du fond fermé , aucune mesure particulière d'étanchéité n'est nécessaire dans la zone de la tige de piston 10. La surface périphérique extérieure 9 du piston , présente, dans la zone du fond 30, une partie rétrécie 41, qui facilite l'introduction du piston 5 dans le cylindre intérieur 2, lors du montage du ressort5 à gaz, et qui empêche une pression sur les arêtes entre la surface périphérique extérieure 9 et la paroi intérieure 7 du cylindre intérieur 2. REVENDICATIONS. 1 Ensemble piston tige de piston pour un ressort à gaz de longueur réglable, constitué par une tige de piston ( 10), un piston ( 5), et une liaison étanche aux gaz entre le piston ( 5) et la tige de piston ( 10), caractérisé en ce que le piston ( 5) comporte un fond ( 30) fermé et un trou borgne ( 31) ouvert d'un côté, et en ce que la tige de piston ( 10) comporte à une extrémité, un tronçon en forme de douille ( 34) disposé dans le trou borgne ( 31) du piston ( 5), et relié au piston ( 5) par complémentarité de forme. 2 Ensemble piston tige de piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou borgne ( 31) est pourvu d'au moins un évidement (rainure annulaire 32), dans lequel s'engage un renflement (collet annulaire 40) du tronçon en forme de douille ( 34) de la tige de piston ( 10). 3 Ensemble piston tige de piston selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le trou borgne ( 31) est pourvu d'au moins une rainure annulaire ( 32), dans laquelle s'engage un collet annulaire ( 40) du tronçon en forme de douille ( 34). 4 Ensemble piston tige de piston selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que de part et d'autre dudit au moins un évidement (rainure annulaire 32), se trouvent des tronçons cylindriques annulaires ( 33, 33 ') du trou borgne ( 31), dont le diamètre intérieur (d) est sensiblement égal au diamètre extérieur (D) du tronçon en forme de douille ( 34) de la tige de piston ( 10). l e il Ensemble piston tige de piston selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la longueur (a) du tronçon en forme de douille ( 34) est inférieure à la profondeur (b) du trou borgne ( 31) dans le piston ( 5). 6 Ensemble piston tige de piston selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la longueur (a) du tronçon en forme de douille ( 34) de la tige de piston ( 10), est supérieure à la distance (c) la plus grande entre le fond ( 30) et la rainure annulaire ( 32). 7 Ensemble piston tige de piston selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tige de piston ( 10) est d'une exécution massive. 8 Ensemble piston tige de piston selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la tige de piston ( 10) est réalisée en acier de construction. 9 Ensemble piston tige de piston selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le piston ( 5) est réalisé en un alliage léger, de préférence de l'aluminium coulé sous pression.