Brevet FR2704918A1 — publié le 19941110

L'invention concerne un élément de guidage de tige de piston, réalisé d'un seul tenant en tôle, notamment destiné à un amortisseur, qui est constitué, entre-autres, d'un tube-enveloppe et d'un tube de pression rempli de fluide d'amortissement, une chambre de compensation étant formée entre le tube-enveloppe et le tube de pression, et un joint d'étanchéité de tige de piston fermant en outre l'amortisseur par rapport à l'atmosphère, l'élément de guidage comprenant un corps de base étagé, de forme annulaire circulaire et en forme de pot, comportant une surface de guidage concentrique pour un coussinet, une surface d'appui pour le joint d'étanchéité de la tige de piston, et une surface de guidage par rapport au tube-enveloppe, et au moins une ouverture de retour qui est en communication avec la chambre de compensation. Dans le cas d'amortisseurs de cette configuration, il est usuel que, d'une part, l'huile de fuite entre la tige de piston et le guidage, et d'autre part, le gaz apparaissant toujours dans le tube de pression, sont évacués dans la chambre de compensation, par l'ensemble de guidage de tige de piston. Cela permet d'éviter que le joint d'étanchéité de tige de piston soit sollicité par la pression d'amortissement élevée, et que des défauts de fonctionnement et des bruits de battements apparaissent, en raison de la présence de gaz dans le domaine des hautes pressions. Dans le cas d'amortisseurs de ce type, fortement sollicités, il est également usuel, en vue d'améliorer le fonctionnement, d'effectuer un remplissage de pression de gaz. Cette pression de gaz augmente la force d'adhérence de l'amortisseur et élimine la tendance à la formation de mousse. Pour que le gaz ne se volatilise pas dans l'atmosphère, par l'intermédiaire du joint d'étanchéité de tige de piston, l'amortisseur renferme en supplément, une barrière à gaz. Cette barrière à gaz est pratiquement formée par une valve de caoutchouc à fonctionnement très libre, qui assure en permanence que le joint d'étanchéité se trouve totalement dans l'huile, et qu'en position de repos de l'amortisseur, le gaz n'ait plus d'accès à cette chambre, pour parvenir de là, à l'extérieur, le long de la surface périphérique de la tige de piston. Grâce à de bons matériaux d'étanchéité, qui sont toutefois chers, il est malgré tout déjà possible, dans quelques cas, de renoncer totalement à une barrière à gaz. L'élément de guidage de tige de piston est constitué, de façon usuelle, essentiellement d'une pièce de support rigide, qui le plus souvent est fabriquée en matériaux frittés ou d'autres matériaux similaires pouvant être moulés (aluminium moulé sous pression, zinc moulé sous pression). La fabrication de ces pièces pose toujours un problème quant au démoulage des ouvertures de retour complexes, des bavures indésirables se formant à cette occasion. Si cette bavure est éliminée, il est possible que des particules étrangères parviennent dans le fluide d'amortissement, et entravent le fonctionnement des soupapes d'amortisseur. L'ébavurage, par exemple au moyen d'un sablage localisé, augmente considérablement le prix de la pièce individuelle déjà chère. Dans le cas d'un élément de guidage de tige de piston, les inconvénients liés au matériau fritté peuvent être réduits grâce à un élément de guidage de tige de piston, réalisé en tôle. Le document DE- OS 40 30 788 divulgue par exemple un élément de guidage de tige de piston, réalisé d'un seul tenant en tôle. Cet élément de guidage de tige de piston présente toutefois quelques inconvénients. La critique essentielle porte sur l'encombrement important dans la direction axiale. Si de plus, il est nécessaire d'insérer un tampon de butée en traction, la course utile de l'amortisseur est réduite de manière considérable. Un autre inconvénient réside dans le fait que, suite à la disposition du joint d'étanchéité de tige de piston par rapport à l'élément de guidage de tige de piston, il peut se produire un défaut de positionnement des axes, de sorte que le joint d'étanchéité de tige de piston assure une fonction d'étanchéité, irrégulière. Le risque de formation de mousse est augmenté par la disposition non désavantageuse des ouvertures de retour, parce que le fluide d'amortissement tombe librement dans la chambre de compensation. En outre, sont également absentes des mesures permettant de maintenir l'amortisseur sous une certaine précontrainte, pour remédier aux défauts d'étanchéité intérieurs mentionnés. Le but de la présente invention consiste à réaliser un élément de guidage de tige de piston, en tôle, qui évite les inconvénients énoncés, tout en entraînant une fabrication plus simple. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que le diamètre extérieur de l'élément de guidage de la tige de piston et le diamètre intérieur du tube-enveloppe forment, en partant de l'ouverture/des ouvertures de retour, vers la chambre de compensation, des canaux de tranquilisation étroits en direction radiale, qui, en mettant à profit les forces d'adhésion, assurent un écoulement du fluide d'amortissement sur la paroi intérieure du tube-enveloppe. Les canaux de tranquilisation laissent s'écouler lentement le fluide d'amortissement hors de l'élément de guidage de tige de piston, en forme de pot, le long de la paroi intérieure. Un passage incontrôlé vers la chambre de compensation, avec formation indésirable de mousse, peut être supprimé grâce à cette mesure avantageuse. La faible étendue radiale des canaux de tranquilisation permet même de renoncer à un clapet anti-retour, par exemple sous la forme de l'anneau coudé connu, parce que le tampon de gaz ne peut parvenir dans le tube de pression, par l'intermédiaire des canaux de tranquilisation, et ensuite par l'intermédiaire du bain de fluide d'amortissement formé par l'élément de guidage de tige de piston, dans l'étagement de cet élément de guidage de tige de piston. Par ailleurs, il est avantageusement prévu que la surface de guidage par rapport au tube-enveloppe soit constituée de tronçons de guidage en forme de segments, entre lesquels s'étendent les canaux de tranquilisation. Il en résulte un élément de guidage de tige de piston très rigide, par rapport au tube-enveloppe. Les canaux de tranquilisation peuvent être formés très facilement dans l'élément de guidage de tige de piston. Pour que les canaux de tranquilisation soient efficaces sur un trajet le plus long possible, les ouvertures de retour sont réalisées directement sous le joint d'étanchéité de tige de piston. En vue de réduire le coût du formage lors de la fabrication de l'élément de guidage de tige de piston, par rapport à l'état de la technique cité, la surface d'appui pour le joint d'étanchéité de tige de piston est formée par la surface de la section transversale de l'élément. Conformément à une configuration avantageuse de l'invention, les ouvertures de retour sont constituées par des encoches réalisées dans la zone de la surface d'appui destinée au joint d'étanchéité de tige de piston. Les ouvertures de retour sont ainsi toujours situées au-dessus du bain de fluide d'amortissement. En vue d'exploiter de manière optimale la longueur des canaux de tranquilisation, et de réaliser un bain de fluide d'amortissement le plus profond possible, les ouvertures de retour sont disposées essentiellement à l'horizontale. Pour la réalisation d'un organe élastique à l'intérieur de l'amortisseur, il est prévu que la distance entre les surfaces d'appui pour le tube de pression et le joint d'étanchéité de tige de piston, est supérieure à la distance entre l'étagement et le fond de l'élément de guidage de tige de piston. Si lors du montage, l'amortisseur est précontraint par le joint d'étanchéité de tige de piston, l'élément de guidage de tige de piston peut se déformer élastiquement sur la longueur entre les surfaces d'appui pour le joint d'étanchéité de tige de piston et le tube de pression, et exercer une fonction de ressort. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, au moins le côté de l'ouverture ou des ouvertures de retour, dirigé vers la tige de piston, est formé par une ou des empreinte(s) en creux dans la surface d'appui pour le joint d'étanchéité de tige de piston, de sorte que sur un tronçon longitudinal, l'ouverture ou les ouvertures de retour est ou sont formée(s) par le côté inférieur du joint d'étanchéité de tige de piston et la ou les empreinte(s) en creux dans la surface d'appui de l'élément de guidage de tige de piston. Les empreintes en creux permettent de gagner en encombrement axial, pratiquement la valeur du diamètre des ouvertures de retour augmentée de la valeur d'une zone périphérique supplémentaire. Simultanément, il en résulte une disposition favorable des ouvertures de retour par rapport au fond de l'élément de guidage de tige de piston, de sorte que le bain d'huile formé par le corps de base garantit un effet de barrière fiable, ceci avec une quantité d'huile relativement faible par rapport à l'état de la technique cité. Par ailleurs, il est prévu que l'élément de guidage de tige de piston possède une surface de centrage pour le joint d'étanchéité de tige de piston, la surface de centrage faisant partie de l'étagement de l'élément de guidage de tige de piston. Cette mesure avantageuse permet de remédier de manière efficace au problème du défaut de positionnement des axes, ce qui permet de garantir une fonction d'étanchéité régulière du joint d'étanchéité de tige de piston. En vue de maintenir à un faible niveau les coûts de fabrication de l'élément de guidage de tige de piston, la surface de guidage pour le coussinet forme un ajustement de transition avec le coussinet, et le coussinet est fixé axialement entre la ou les surface(s) de butée, par un matage multiple de l'élément de guidage de tige de piston. A cette occasion, la qualité de l'ajustement peut être relativement grossière. Lors du montage du coussinet, le matage de l'élément de guidage de tige de piston s'effectue en une seule opération. Pour mieux exploiter l'espace disponible, un flasque et le tube de pression définissent un espace annulaire dans lequel est disposé un tampon de butée en traction. En guise de mesure supplémentaire à l'encontre de la formation de mousse dans l'amortisseur, la surface de guidage forme avantageusement au moins un canal de purge, qui est en communication avec des empreintes en creux d'évacuation, qui débouchent dans une chambre annulaire de forme coudée, définie par un anneau coudé de purge. De manière simple, le canal de purge peut être formé par une configuration conique de la surface de guidage, ce qui assure simultanément une aide au montage, parce que l'élément de guidage de tige de piston se centre de lui-même par l'intermédiaire du cône. De plus, grâce à la configuration particulière de l'élément de guidage de tige de piston, il est possible de réduire de manière appréciable, l'usure de l'outillage de formage. L'invention va être explicitée plus en détail dans la suite, au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une coupe d'un amortisseur dans la zone de l'élément de guidage de tige de piston; Fig. 2 une coupe transversale de l'élément de guidage de tige de piston; Fig. 3 élément de guidage de tige de piston, comportant un tampon de butée en traction; Fig. 4 élément de guidage de tige de piston comportant un anneau coudé de purge. La figure 1 se limite dans sa représentation, à l'extrémité de sortie de la tige de piston, d'un amortisseur 1. A l'intérieur d'un tube-enveloppe 3, est disposé un tube de pression 5 rempli d'un fluide d'amortissement, qui forme en commun avec le tube- enveloppe 3, une chambre de compensation 7 remplie partiellement d'un tampon de gaz 9. Un joint d'étanchéité de tige de piston 11 ferme l'amortisseur 1 par rapport à l'atmosphère. Pour le guidage d'une tige de piston 13, on met en oeuvre un coussinet 15, qui est monté à force dans un élément de guidage de tige de piston 17. L'élément de guidage de tige de piston 17 effectue, en outre, le centrage du tube de pression 5 par rapport au tube-enveloppe 3. L'élément de guidage de tige de piston 17 est formé par un corps de base étagé, de forme annulaire circulaire et en forme de pot, qui est obtenu par formage à partir d'une ébauche en tôle. Le corps de base comporte une série de surfaces de guidage. On citera en premier lieu, la surface de guidage 19 concentrique, destinée au coussinet 15. Par ailleurs, le corps de base comprend une surface de guidage radiale et une surface de guidage axiale 21a/21b pour le tube de pression 5. La surface frontale d'extrémité de l'élément de guidage de tige de piston, sert de surface d'appui 22 pour le joint d'étanchéité de tige de piston 11. Le diamètre extérieur de l'élément de guidage de tige de piston 17, forme la surface de guidage 23 par rapport au tube-enveloppe 3. Le contour étagé de l'élément de guidage de tige de piston 17 forme pour sa part un bain de fluide d'amortissement 25, qui est toujours rempli de fluide d'amortissement jusqu'au niveau d'ouvertures de retour 27. Pour que l'effet de barrière du bain de fluide d'amortissement 25 soit le plus efficace possible, les ouvertures de retour 27 sont disposées très en hauteur, c'est à dire directement sous le joint d'étanchéité de tige de piston 11. Les ouvertures de retour 27 communiquent avec des canaux de tranquilisation 29, qui débouchent dans la chambre de compensation 7. Les canaux de tranquilisation 29 sont formés, sans enlèvement de copeaux, dans la surface de guidage 23, en divisant celle-ci en segments de guidage 23a, l'étendue radiale de canaux de tranquilisation 29 étant intentionnellement faible, en vue de renforcer l'effet de barrière à l'encontre du tampon de gaz 9. Dans l'optique de réaliser un organe de compensation élastique, en vue d'empêcher des défauts d'étanchéité intérieurs, une distance a est choisie nettement plus grande que la distance b entre la surface de guidage 21b et le fond 31 de l'élément de guidage de tige de piston 17. Lors du montage, l'anneau présentant la hauteur a peut être soumis à une précontrainte élevée. Après la fermeture, au choix par une opération de rabattement ou de soudage, l'anneau fait office de ressort, qui met en précontrainte le tube de pression 5 à l'intérieur de l'amortisseur 1. Lors du fonctionnement en amortissement, le fluide d'amortissement passe de manière contrôlée, dans le bain de fluide d'amortissement 25, au travers d'une fente 33 entre l'élément de guidage de tige de piston 17 et le coussinet 15, dans la zone de la surface de guidage 19 et du coussinet 15. Ensuite, le fluide d'amortissement s'écoule, par l'intermédiaire des ouvertures de retour, dans les canaux de tranquilisation 29. Ceux-ci sont formés en partie par la paroi intérieure du tube-enveloppe 3. En conséquence, entre le tube-enveloppe 3 et le fluide d'amortissement, agissent des forces d'adhésion élevées qui assurent que le fluide d'amortissement s'écoule de manière garantie, le long de la paroi intérieure, dans la chambre de compensation 7. A cette occasion, le tampon de gaz 9 ne peut pas pénétrer dans le bain de fluide d'amortissement , de sorte qu'il est possible de renoncer à un clapet anti-retour entre la chambre de compensation 7 et le fluide d'amortissement 25. L'effet de joint universel connu de par l'état de la technique, peut également être assuré par cette configuration de l'élément de guidage de tige de piston 17, parce que l'on dispose d'un bras de levier relativement long, essentiellement formé par un flasque formant la surface de guidage 19. La figure 2 laisse entrevoir comment les canaux de tranquilisation 29 sont réalisés par formage d'empreintes en creux dans l'élément de guidage de tige de piston 17. La grandeur des tronçons de guidage 23a garantit une grande stabilité en direction radiale. L'ensemble de l'élément de guidage de tige de piston 17 est obtenu par une opération de formage très peu complexe, ce qui fait que la fabrication s'effectue sans problème. La figure 3 montre l'extrémité de sortie de la tige de piston d'un amortisseur 1. A l'intérieur du tube-enveloppe 3 est disposé le tube de pression 5, qui est centré par rapport au tube-enveloppe 3, au moyen de l'élément de guidage de tige de piston 17. Le joint d'étanchéité de tige de piston 11 assure l'étanchéité de l'amortisseur 1, tout en guidant la tige de piston 13 mobile axialement, dans le coussinet 15. L'amortisseur 1 comporte, en outre, une butée en traction 16, qui coopère avec une butée non représentée, de la tige de piston. L'élément de guidage de tige de piston 17 comporte la surface de guidage 23, qui le fixe radialement par rapport au tube-enveloppe 3. La surface de guidage 21a forme un ajustement serré avec le tube de pression 5, et positionne ainsi le tube de pression 5 par rapport au tube-enveloppe 3. Le flasque 35 forme la surface de guidage concentrique 19 pour le coussinet 15. L'élément de guidage de tige de piston 17 possède un certain nombre de surfaces de guidage et d'appui. D'une part, l'extrémité supérieure forme une surface d'appui 37 pour le rabattement 39 du tube- enveloppe 3. De manière avantageuse, la distance de la surface 37 au joint d'étanchéité de tige de piston 11, ne joue qu'un rôle secondaire, parce que cette distance peut être aisément compensée par l'opération de rabattement. La surface d'appui 21b fixe l'élément de guidage de tige de piston 17, dans la direction axiale, à l'intérieur de l'amortisseur 1. Pour le coussinet 15 l'élément de guidage de tige de piston 17 possède une surface de butée 41. Celle-ci peut être réalisée sur la périphérie complète, ou bien seulement de manière partielle. Pour réaliser le blocage axial du coussinet 15, on effectue un matage 43 de l'élément de guidage de tige de piston 17, dans la zone du flasque, en plusieurs endroits sur la périphérie. Ainsi, l'ajustement de transition prévu entre le coussinet 15 et le flasque 35, peut présenter des tolérances relativement grossières. Un espace annulaire 45 formé par le flasque 35 et le tube de pression 5, est délimité, à une extrémité, par une surface de butée en traction 47. Le joint d'étanchéité de tige de piston 11 repose sur une surface d'appui 22, et est fixé radialement par une surface de centrage 49. Il en résulte un plan de référence commun pour le joint d'étanchéité de tige de piston 11 et le coussinet 15, de sorte que les défauts de positionnement des axes sont réduits au minimum. Le corps de base étagé de l'élément de guidage de tige de piston 17, forme le bain de fluide d'amortissement 25 qui est en communication avec la chambre de compensation 7, au moins par l'intermédiaire des ouvertures de retour 27. Pour réduire au minimum l'encombrement, chaque ouverture de retour 27 est réalisée par une empreinte en creux dans la surface d'appui 22. Ainsi, le côté inférieur du joint d'étanchéité de tige de piston 11, forme avec la surface d'appui 22, l'entrée des ouvertures de retour 27. Comme le laisse entrevoir la figure 3, l'ouverture de retour 27 se termine, selon le présent mode de réalisation, par un rayon de courbure, de sorte que contrairement à l'état de la technique, l'ouverture de retour 27 ne nécessite aucune longueur axiale de l'élément de guidage de tige de piston 17. Mis à part quelques rayons de courbure, l'ensemble des surfaces de l'élément de guidage de tige de piston 17 assurent une fonction, de sorte que l'on peut parler d'une utilisation optimale de l'espace occupé par l'élément de guidage. La figure 4 constitue une variante de la figure 3, selon laquelle est prévue le montage d'un anneau coudé de purge 51. Celui-ci forme, avec l'élément de guidage de tige de piston 17, dans la zone de sortie des ouvertures de retour 27 et de la paroi intérieure du tube-enveloppe 3, un genre de siphon qui empêche la formation de mousse. Il peut arriver que des inclusions d'air se rassemblent dans l'espace annulaire 45. De ce fait, la surface de guidage 21a comporte au moins un canal de purge 53 qui débouche dans des empreintes en creux d'évacuation 55. Le canal de purge 53 peut être formé par un certain nombre de moulures, mais peut également résulter de la forme légèrement conique de la surface de guidage 21a. Les empreintes en creux d'évacuation 55 peuvent être réalisées soit sur l'anneau coudé de purge 51, soit sur l'élément de guidage de tige de piston 17. Lors du fonctionnement en amortissement, l'air collecté est évacué, par l'intermédiaire du canal de purge 53 et des empreintes en creux d'évacuation 55, dans une chambre annulaire 57 de forme coudée. Celle-ci est toujours remplie de fluide d'amortissement, de sorte que le mélange air-huile peut être évacué de manière contrôlée, dans la chambre de compensation 7. Si le niveau du fluide d'amortissement dépasse l'anneau coudé de purge 51, le fluide s'écoule le long de la paroi intérieure du tube-enveloppe 3, vers la chambre de compensation 7. REVENDICATIONS. 1. Elément de guidage de tige de piston, réalisé d'un seul tenant en tôle, notamment destiné à un amortisseur, qui est constitué, entre-autres, d'un tube- enveloppe et d'un tube de pression rempli de fluide d'amortissement, une chambre de compensation étant formée entre le tube-enveloppe et le tube de pression, et un joint d'étanchéité de tige de piston fermant, en outre, l'amortisseur par rapport à l'atmosphère, l'élément de guidage comprenant un corps de base étagé, de forme annulaire circulaire et en forme de pot, comportant une surface de guidage concentrique pour un coussinet, une surface d'appui pour le joint d'étanchéité de la tige de piston, et une surface de guidage par rapport au tube-enveloppe, et au moins une ouverture de retour qui est en communication avec la chambre de compensation, caractérisé en ce que le diamètre extérieur de l'élément de guidage (17) de la tige de piston et le diamètre intérieur du tube- enveloppe (3) forment, en partant de l'ouverture/des ouvertures de retour (27), vers la chambre de compensation (7), des canaux de tranquilisation (29) étroits en direction radiale, qui, en mettant à profit les forces d'adhésion, assurent un écoulement du fluide d'amortissement sur la paroi intérieure du tube- enveloppe (3). 2. Elément de guidage de tige de piston, en tôle, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de guidage (23) est constituée de tronçons de guidage (23a) en forme de segments, entre lesquels s'étendent les canaux de tranquilisation (29). 3. Elément de guidage de tige de piston, en tôle, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures de retour (27) sont réalisées directement sous le joint d'étanchéité de tige de piston (11). 4. Elément de guidage de tige de piston, en tôle, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'appui (22) pour le joint d'étanchéité de tige de piston (11), est formée par la surface de la section transversale de l'élément. 5. Elément de guidage de tige de piston, en tôle, selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les ouvertures de retour (27) sont constituées par des encoches réalisées dans la zone de la surface d'appui (22) destinée au joint d'étanchéité de tige de piston (11). 6. Elément de guidage de tige de piston, en tôle, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures de retour (27) sont disposées essentiellement à l'horizontale. 7. Elément de guidage de tige de piston, en tôle, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance (a) entre les surfaces d'appui (21b; 22) pour le tube de pression et le joint d'étanchéité de tige de piston, est supérieure à la distance (b) entre l'étagement et le fond (31) de l'élément de guidage de tige de piston.