Brevet FR2761443A1 — publié le 19981002

L'invention se rapporte à un joint entre deux composants axialement mobiles l'un par rapport à l'autre et de section transversale circulaire, en particulier pour des amortisseurs d'oscillation ou des jambes de force à ressort hydropneumatiques pour des véhicules automobiles, le composant portant le joint étant un piston d'amortissement relié à une tige de piston ou bien un guidage de tige de piston, et le piston d'amortissement coulissant avec étanchement sur la paroi intérieure d'un cylindre et la tige de piston coulissant dans le guidage de tige de piston, tandis que le joint relié au piston d'amortissement ou au guidage de tige de piston est de préférence une bague d'étanchéité qui est constituée en un matériau favorisant le coulissement et qui forme une surface d'appui respective pour les forces transversales agissant sur l'unité. On connaît du document EP 0 345 561 A3 un piston pour un amortisseur d'oscillations qui présente un anneau de coulissement emmanché autour de la surface extérieure cylindrique, lequel forme la surface de soutien pour les forces transversales qui apparaissent, et est destiné à assurer sur la périphérie une étanchéité et des relations de coulissement constantes. Pour atteindre ceci, il est nécessaire d'assurer une précision extrêmement exacte dans la fabrication qui mène ainsi à des coûts élevés, pour que d'une part aucune section de by-pass non voulue n'apparaisse entre le piston d'amortissement et la paroi intérieure du cylindre, et d'autre part qu'aucun effet de coincement n'apparaisse entre le piston d'amortissement et le cylindre. Ceci ne peut pas être assuré dans une telle construction sur toute la plage de température dans laquelle l'amortisseur d'oscillations doit fonctionner parfaitement. Dans un piston comportant une bague de piston pour un amortisseur d'oscillations, il est connu du document DE 40 32 609 CI, d'agencer la bague de piston fermement et de façon non détachable sur un corps de support, et de monter le corps de support est ensuite sur un talon du piston. Une telle construction du piston exige également que le diamètre du talon du piston soit réalisé de façon très exacte, et également une fabrication exacte du corps de support pourvu de la bague de piston, pour que l'étanchement nécessaire entre la paroi intérieure du cylindre d'une part et le coulissement aisé sur la surface d'étanchement d'autre part soient assures. De préférence pour des freins à fluide sous pression, on connaît du document DE-PS 843 780 un joint de piston qui s'engage avec une gorge dans un corps de piston en forme de disque, dans lequel on a prévu des mesures pour empêcher un détachement non voulu du joint de piston vis-à-vis du corps de piston. Dans des freins à fluide sous pression et des constructions similaires fonctionnant à la manière de pompes, le joint de piston ou le corps de piston n'est pas exposé à des forces transversales, ou du moins pas à des forces transversales notables, ce pourquoi un tel étanchement ne peut pas satisfaire les exigences posées à la structure de l'amortisseur d'oscillations. De plus, il est connu de mettre en place une bague de piston en matière plastique ou frittée fendue dans une gorge de piston d'un piston d'amortissement, dans laquelle les dimensions de la gorge et de la bague de piston doivent être ajustées extrêmement exactement, pour qu'aucun bruit de claquement n'apparaisse. De même, le document DE 195 01 792 AI1 décrit un piston d'amortissement comportant une bague de piston montée sous tension sur celui-ci, dans lequel la bague de piston présente une largeur qui est supérieure à la surface enveloppe du piston d'amortissement, de sorte que le dépassement est formé pour constituer des extrémités élastiques qui s'appuient contre des surfaces côté frontal du piston d'amortissement. Ceci s'effectue de préférence avec des tolérances légèrement plus grandes pour empêcher des bruits de claquement et pour obtenir une fabrication plus simple et moins coûteuse du corps de piston. Cependant, l'agencement des extrémités élastiques après avoir monté la bague de piston sur le corps de piston est problématique, car la force de pressage doit être maintenue à l'intérieur de limites prédéterminées vis-à-vis des bagues de piston relativement épaisses, pour assurer le fonctionnement désiré. Par contre, lorsque la bague de piston finie est tirée sur le piston d'amortissement ou bien introduite dans la gorge de piston, la fente de jointure forme un by-pass non désiré, de sorte qu'une fabrication exacte liée à des coûts de fabrication élevés est à nouveau nécessaire, pour que n'apparaissent pas des tolérances fonctionnelles différentes influençant de façon désavantageuse la puissance de l'amortisseur. L'objectif sous-jacent à l'invention est de réaliser un joint entre deux composants axialement mobiles l'un par rapport à l'autre, qui assure un étanchement parfait le plus indépendamment possible des forces transversales qui apparaissent sur les surfaces de soutien des composants, qui soit simple à réaliser et qui assure une réalisation économique du piston d'amortissement. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par le fait que le piston d'amortissement ou le guidage de la tige de piston présente un support de joint relié de façon non détachable à celui-ci et constitué de préférence en matière plastique, tandis que le joint présente une extrémité dépassant vers l'intérieur qui est noyée de façon non détachable dans le support de joint. Le corps du piston d'amortissement, qui est constitué de préférence en un matériau métallique, peut être réalisé sous forme d'une pièce estampée en acier ou d'une pièce frittée. L'agencement du support de joint en matière plastique dans la région du diamètre extérieur s'effectue avantageusement par injection autour du corps de piston, grâce à quoi aucune exigence élevée n'est posée à la tolérance sur le diamètre du corps de piston, et on dispose donc d'une liberté très grande à l'égard du choix des matériaux et du procédé de réalisation, de sorte qu'une fabrication économique du piston d'amortissement est assurée. On obtient un joint très simple et efficace par le fait que celui-ci présente au moins une lèvre d'étanchéité qui est agencée à l'extérieur de la surface d'appui et de façon radialement mobile par rapport à la surface d'étanchement. La mobilité radiale du joint assure un étanchement parfait entre le cylindre et le piston, tant du côté de l'appui du piston sur le cylindre en raison des forces transversales, que du côté opposé sur lequel se forme une fente. On peut donc choisir la tolérance de diamètre du piston beaucoup plus large et ainsi plus économique, grâce à quoi on évite un coincement à cause d'une dilatation thermique et on assure donc un coulissement à faible friction du piston sur la paroi intérieure du cylindre. Selon une réalisation en variante, la lèvre d'étanchéité du joint est fixée de façon inclinée par rapport à la surface d'étanchement dans le support de joint, et le support de joint est formé de préférence par injection autour du piston d'amortissement ou du guidage de la tige de piston. En correspondance, il n'en résulte pas de coûts supplémentaires sensibles pour la fixation du joint dans le support de joint, car ceci s'effectue en une étape avec l'agencement du support de joint sur le corps de piston. Comme le montre l'invention, le joint est constitué de préférence par une bague de film en PTFE élastique en flexion, qui est reliée de façon non détachable au support de joint simultanément avec l'injection autour du piston d'amortissement, le joint étant pourvu d'évidements de préférence dans la partie injectée, dans lesquels pénètre le matériau du support de joint. De cette manière, on réalise une liaison très simple non détachable du joint avec le piston ou avec le guidage de la tige de piston. Selon un développement avantageux, la bague de film formant la lèvre d'étanchement entoure le support de joint sur sa surface d'appui, et la lèvre d'étanchéité est formée par pliage à l'extrémité de la bague de film. De cette manière, on réalise une lèvre d'étanchéité plus solide qui permet un montage plus simple de l'amortisseur d'oscillations grâce à une mise en place plus simple du piston d'amortissement dans le cylindre. Afin d'éviter un allongement excessif de la lèvre d'étanchéité, il est très avantageux de prévoir un épaulement d'appui pour la lèvre d'étanchéité. Selon une autre caractéristique de l'invention, le support de joint du guidage de tige de piston présente un talon annulaire axial qui forme conjointement avec une lèvre d'étanchéité élastique annulaire un clapet anti-retour faisant office de clapet de purge d'air. Grâce à ceci, le support de joint réalise simultanément la surface de clapet pour le clapet anti-retour qui referme la chambre de compensation vers le guidage de tige de piston. On obtient un autre mode de réalisation par le fait que la bague de film présente dans la région de la surface d'appui une gorge annulaire qui est formée lors de l'injection du support de joint, grâce à quoi on réalise de manière simple une très bonne liaison en coopération de formes de la bague de film avec le support de joint. Grâce à ceci, il est possible sans aucun problème que la bague de film présente à l'une de ses extrémités axiales une lèvre d'étanchéité et à l'autre extrémité axiale l'extrémité dépassant vers l'intérieur dans le support de joint. On obtient un étanchement efficace et agissant parfaitement dans les deux directions de déplacement du piston par rapport à la paroi intérieure du cylindre lorsque l'on agence sur le piston d'amortissement sur chaque côté frontal un joint agissant à l'extérieur de la surface d'appui et coopérant avec la surface d'étanchement. Le joint est encore pressé contre la surface d'étanchement par la pression différentielle entre la chambre de travail côté tige de piston et la chambre de travail inférieure, grâce à quoi il en résulte un fonctionnement à friction extrêmement faible du joint lors d'une faible pression différentielle, ce qui procure une bonne réponse sans à- coups de l'amortisseur d'oscillations. Cette action avantageuse du joint s'applique également au guidage de tige de piston, lorsque le support de joint relié au guidage de tige de piston est relié de façon non détachable à un joint, la lèvre d'étanchéité formée de préférence par pliage de l'extrémité de la bague de film étant agencée de manière à être dirigée vers la chambre de travail côté tige de piston. Selon un autre développement de l'invention, le piston d'amortissement est constitué par un disque perforé formé par poinçonnage, tandis que le support de joint entoure sensiblement ce disque et que seule la région servant à la fixation avec la tige de piston est réalisée sans support de joint. Tant le diamètre extérieur que les ouvertures de passage associées à l'amortissement de traction et de pression peuvent être réalisés conjointement avec le joint lors de l'injection autour du disque perforé avec la forme et la précision désirées en une seule étape de travail. L'invention sera expliquée plus en détail dans ce qui suit en se rapportant à des exemples de réalisation illustrés dans les dessins. Les figures montrent: figure 1 un détail d'un amortisseur d'oscillations dans la région du guidage de tige de piston et du piston d'amortissement; figure 2 le piston d'amortissement montré à la figure 1 en une illustration agrandie; figure 3 un mode de réalisation d'un piston d'amortissement, dans lequel les lèvres d'étanchéité sont formées par pliage d'une bague de film; figure 4 la coopération du joint montré à la figure 3 avec le cylindre sur le côté déchargé de la force transversale; figure 5 le piston d'amortissement selon la figure 3, tel qu'il est pressé contre le cylindre sous l'action de la force transversale; figure 6 l'agencement d'une bague de piston coopérant avec une bague de film; figure 7 un autre mode de réalisation d'un piston d'amortissement pourvu d'une bague de film et d'une bague de piston; et figure 8 un piston d'amortissement qui présente un disque perforé par poinçonnage entouré sensiblement par le support de joint. Dans le détail montré à la figure 1 d'un amortisseur d'oscillations hydropneumatique à deux tubes, le piston d'amortissement 2 fermement relié à la tige de piston 1 coulisse sur la paroi intérieure du cylindre 3 qui est centré au moyen du guidage de tige de piston 5 en haut dans le récipient 4. La tige de piston 1 est guidée de façon axialement mobile dans le guidage de tige de piston 5 et elle est étanchée vers l'extérieur au moyen d'un joint de tige de piston 6. La chambre intérieure du cylindre 3 est remplie avec un liquide d'amortissement et elle est subdivisée par le piston d'amortissement 2 en une chambre de travail 7 côté tige de piston et en une chambre de travail 8, ces chambres de travail 7 et 8 étant en liaison hydraulique en direction de traction et de pression de la tige de piston 1 via les vannes d'amortissement prévues dans le piston d'amortissement 2. La chambre de travail inférieure 8 est reliée via une vanne de fond non illustrée à une chambre de compensation 9 qui présente un remplissage de gaz ou de liquide et qui est destinée à compenser le volume rétracté ou déployé da la tige de piston. Un clapet de purge d'air 10 qui est réalisé sous forme d'un clapet anti-retour empêche l'écoulement de gaz hors de la chambre de compensation 9 via le guidage de tige de piston 5 jusque dans la chambre de travail 7 côté tige de piston lors de la course sous pression de la tige de piston 1. Etant donné que l'on peut présupposer comme connus la structure et le mode de fonctionnement d'un amortisseur d'oscillations hydropneumatique, on se référera dans ce qui suit uniquement à la structure et au mode de fonctionnement du joint pour le piston d'amortissement et pour le guidage de tige de piston. Pour étancher le piston d'amortissement 2 coulissant axialement sur la paroi intérieure du cylindre 3, on pourvoit selon les figures 1 et 2 le corps de piston d'un support de joint 11 constitué en préférence en matière plastique, dans lequel les joints 13 et 14 constitués par exemple par des bagues de film en PTFE élastiques en flexion sont noyés de manière à s'étendre en oblique par rapport à la surface d'étanchement. Lors de la projection du support de joint 11 autour du corps de piston, les joints 13 et 14 sont simultanément mis en place aux extrémités 16 dans le support de joint 11, la matière plastique du support de joint 1 1 pénétrant dans les évidements 17, et la liaison non détachable étant ainsi réalisée. Les lèvres d'étanchéité 15 des joints 13 et 14 s'appuient contre la paroi intérieure du cylindre 3 même lorsque le piston d'amortissement 2 est pressé contre le côté opposé non illustré par l'action de la force transversale, comme montré dans les figures, et qu'une fente 18 se forme ainsi sur le côté illustré. Etant donné que les lèvres d'étanchéité 15 sont agencées à l'extérieur de la surface d'appui 25, seule la faible contrainte propre des lèvres d'étanchéité 15 agit sur la paroi intérieure du cylindre 3 lors d'une égalité de pression entre les chambres de travail 7 et 8, de sorte que lors de la réponse de l'amortisseur d'oscillations, une faible friction règne entre le piston d'amortissement 2 et la paroi intérieure du cylindre 3. Uniquement lors de l'augmentation de la différence en pression entre les chambres de travail 7 et 8, la lèvre d'étanchéité 15 est pressée en supplément contre la surface d'étanchement dans la chambre sous pression, ce qui favorise l'effet d'étanchéité et ce qui augmente la friction dans cette phase, mais ce qui ne se répercute pas de façon désavantageuse, car l'amortisseur d'oscillations répond de manière souple et sans effet,,stick-slip" (de "collage-coulissement", ou par à-coups) avant l'établissement de la pression différentielle, donc lorsque l'amortissement fait effet. Comme le montre la figure 1, le joint 23 sur le guidage de tige de piston 5 est relié de façon non détachable au support de joint 12 lors de l'injection. Dans ce mode de réalisation, le guidage de tige de piston 5 est constitué d'une pièce formée en tôle et d'une bague angulaire en tôle, qui serrent, lors de la compression, l'extrémité 22 de la bague de film 21; la lèvre d'étanchéité 23' se formant par pliage de la bague de film. La lèvre d'étanchéité 23' est agencée à l'extérieur de la surface d'appui 24 et dépasse dans la chambre de travail 7, tandis que la surface frontale, dirigée radialement vers l'intérieur, de la bague angulaire forme un épaulement d'appui pour la lèvre d'étanchéité 23' et empêche que celle-ci soit allongée excessivement vers l'extérieur. La bague de film s'étend sur toute la surface d'appui 24, elle est radialement coudée à l'extrémité supérieure et elle est fermement reliée au support de joint 12. Le support de joint 12 constitué de préférence en matière plastique présente à son extrémité supérieure un talon axial annulaire qui forme un clapet anti-retour 10 conjointement avec une lèvre d'étanchéité annulaire élastique qui est réalisée de manière à faire partie du joint de tige de piston 6. Ce clapet anti-retour 10 empêche un écoulement du gaz hors de la chambre de compensation 9 jusque dans la chambre d'étanchement du joint de tige de piston 6 et via le guidage de tige de piston 5 jusque dans la chambre de travail 7 côté tige de piston. Le mode de réalisation du joint pour le piston d'amortissement 2 selon les figures 3, 4 et 5 se distingue de celui selon les figures 1 et 2 essentiellement par le fait que la bague de film 26 s'appuie sur toute la longueur d'appui 25 contre le support de joint 11, et qu'elle forme la surface de coulissement à faible friction sur la paroi intérieure du cylindre 3. Les lèvres d'étanchéité 27 et 28 sont formées par pliage des extrémités de la bague de film 26, tandis que les extrémités 16 de la bague de film sont pourvues des évidements 17 et sont logées dans le support de joint 11. Pour éviter un allongement excessif des lèvres d'étanchéité 27 et 28, on a prévu un épaulement d'appui 33 qui se forme de préférence par des talons correspondant du support de joint 11. Dans la figure 4, le piston d'amortissement 2 dans le cylindre 3 est agencé de telle sorte qu'il se forme une fente 18 entre la bague de film 26 et la surface intérieure du cylindre 3, lorsque le piston d'amortissement 2 est pressé contre la paroi intérieure opposée non illustrée du cylindre par la force transversale. Par contre, la figure 5 montre le piston d'amortissement 2 lorsqu'il est pressé sur toute la longueur d'appui contre la paroi intérieure du cylindre 2 par la force transversale, la bague de film 26 s'appuyant alors sur la surface d'étanchement et les lèvres d'étanchéité 27 et 28 déviant radialement de telle sorte que celles-ci se trouvent dans une ligne avec la surface extérieure de la bague de film. La figure 6 montre un autre mode de réalisation qui s'applique de préférence dans un cylindre 3 présentant une gorge longitudinale 29. La bague de film 26 est logée par ses extrémités 16 de façon non détachable dans le support de joint 11 et elle présente dans la région de la surface d'appui 25 une gorge annulaire 30 dans laquelle est agencée une bague de piston 31. Cette réalisation de la bague de film 26 assure une bonne fixation axiale simple sur le support de joint 11, et la bague de piston 31 empêche assurément une introduction de la bague de film 26 dans la gorge longitudinale 29. La réalisation selon la figure 7 se distingue de celle selon la figure 6 par le fait qu'une gorge annulaire d'étanchement 32 est ménagée à l'extrémité inférieure de la bague de film dans le support de joint 11 pour recevoir la bague de piston 31. La figure 8 illustre un mode de réalisation avantageux du piston d'amortissement 2. Celui-ci est constitué par un disque perforé par poinçonnage 19, le support de joint 11 entourant ce disque perforé exception faite d'une région destinée à la fixation avec la tige de piston 1. Sur le côté gauche du piston, on a agencé un joint tel que décrit sensiblement dans ce qui précède en se rapportant aux figures 3, 4 et 5. Le côté droit du piston montre cependant un joint, dans lequel la bague de film 26 présente à son extrémité supérieure la lèvre d'étanchéité 15 et possède dans la région médiane une gorge annulaire 30, et dans lequel l'extrémité inférieure 16 est injectée dans le support de joint 11. Le diamètre intérieur, exempt du support de joint, du disque perforé 19 permet une fixation mécanique à solidité élevée, telle qu'une liaison rivetée, la tête de rivet 20 s'appuyant également sur la surface métallique du disque perforé 19. Ceci est également avantageux pour d'autres liaisons fermes connues de pistons d'amortissement 2 avec une tige de piston 1. Exception faite du diamètre intérieur, le disque perforé par poinçonnage 19 peut être réalisé de manière relativement grossière, car les dimensions et les configurations essentielles du piston, telles que le diamètre extérieur, la forme et la section transversale des ouvertures de passage sont réalisées avec la forme et la précision désirées uniquement lors de la projection du support de joint 11. Les modes de réalisation décrits ci-dessus du joint entre deux composants axialement mobiles l'un par rapport à l'autre d'un amortisseur d'oscillations sont tous économiques à réaliser, car les 1i joints sont uniquement posés ou serrés dans le moule d'injection, et le support de joint constitué en matière plastique est projeté autour du corps de piston, de telle sorte que les joints sont reliés de façon non détachable avec le support de joint conjointement avec la précision de forme désirée. Grâce à ceci, le support de joint peut être utilisé sans problème comme surface de coulissement à faible friction grâce à un choix approprié des matériaux. Revendications 1. Joint entre deux composants axialement mobiles l'un par rapport à l'autre et présentant des sections transversales circulaires, en particulier pour des amortisseurs d'oscillations ou jambes à force de ressort hydropneumatiques, le composant portant le joint étant un piston d'amortissement relié à une tige de piston ou bien un guidage de tige de piston, et le piston d'amortissement coulissant avec étanchement sur la paroi intérieure d'un cylindre et la tige de piston coulissant dans le guidage de tige de piston, tandis que le joint relié au piston d'amortissement ou au guidage de tige de piston est de préférence une bague d'étanchéité qui est constituée en un matériau favorisant le coulissement et qui forme une surface d'appui respective pour les forces transversales agissant sur l'unité, caractérisé en ce que le piston d'amortissement (2) ou le guidage de tige de piston (5) présente un support de joint (11, 12) relié de façon non détachable à celui-ci et constitué de préférence en matière plastique, tandis que le joint (13, 14; 23) présente une extrémité dépassant vers l'intérieur (16, 22) qui est noyée de façon non détachable dans le support de joint (11, 12). 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que celui-ci présente au moins une lèvre d'étanchéité (15, 23', 27) qui est agencée à l'extérieur de la surface d'appui (24, 25) et de façon radialement mobile par rapport à la surface d'étanchement. 3. Joint selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la lèvre d'étanchéité (15, 23', 27) du joint (13, 14, 23) est fixée en oblique par rapport à la surface d'étanchement dans le support de joint (11, 12), et en ce que le support de joint (11, 12) est formé de préférence par injection autour du piston d'amortissement (2) ou du guidage de tige de piston (5). 4. Joint selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que celui-ci est constitué de préférence d'une bague de film en PTFE élastique en flexion qui est reliée de façon non détachable au support de joint ( 1) simultanément avec l'injection autour du piston d'amortissement (2), le joint (13, 14) étant avantageusement pourvu d'évidements (17) dans la partie injectée, dans lesquels pénètre le matériau du support de joint (11). 5. Joint selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague de film (21, 26) formant la lèvre d'étanchéité (23', 27, 28) entoure le support de joint (11, 12) sur sa surface d'appui (24, 25), et en ce que la lèvre d'étanchéité (23', 27, 28) est formée par pliage à l'extrémité de la bague de film (21, 26). 6. Joint selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un épaulement d'appui (33) pour la lèvre d'étanchéité (15, 23', 27, 28). 7. Joint selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support de joint (12) du guidage de tige de piston (5) présente un talon annulaire axial qui forme conjointement avec une lèvre d'étanchéité annulaire élastique un clapet anti-retour (10) faisant office de clapet de purge d'air. 8. Joint selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la bague de film (26) présente dans la région de la surface d'appui (25) une gorge annulaire (30) qui est formée lors de l'injection du support de joint (l11). 9. Joint selon les revendications 1, 2 et 7, caractérisé en ce que la bague de film (26) présente à l'une de ses extrémités axiales une lèvre d'étanchéité (15) et à l'autre extrémité axiale l'extrémité (16) pénétrant vers l'intérieur dans le support de joint (11). 10. Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu sur le piston d'amortissement (2) sur chaque côté frontal un joint (13, 14; 27, 28) agissant à l'extérieur de la surface d'appui (25) et coopérant avec la surface d'étanchement. 11. Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support de joint (12) relié au guidage de tige de piston (5) est relié de façon non détachable à un joint (23), la lèvre d'étanchéité (23') du joint (23), formée de préférence par pliage de l'extrémité de la bague de film, est agencée de manière à être dirigée vers la chambre de travail (7) côté tige de piston. 12. Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston d'amortissement (2) est constitué par un disque perforé (19) réalisé par poinçonnage, tandis que le support de joint (1 1) entoure sensiblement ce disque perforé (19), et en ce que de préférence seule la région de fixation avec la tige de piston (1) est réalisée sans support de joint.