Brevet FR2767176A1 — publié le 19990212

l La présente invention concerne une unité à piston-et-cylindre, qui comprend un cylindre, dans lequel un piston sur une tige de piston est agencé avec faculté de déplacement axial, le diamètre intérieur du cylindre formant un guidage pour une surface enveloppe du piston, et partant d'un corps de base de piston, le piston comporte des régions périphériques élastiques radiales avec un contour fermé de la surface enveloppe en vue d'assurer une compensation des tolérances vis-à-vis du diamètre intérieur du cylindre, le corps de base du cylindre présentant dans sa région périphérique des évidements qui sont refermés par une paroi, et cette paroi est appliquée contre le diamètre intérieur du cylindre. Le document DE 195 39 617 Ai concerne une unité à cylindre-et-tige de piston remplie d'un fluide, en particulier un ressort à gaz, dont le piston est pourvu de languettes-ressorts, lesquelles sont appliquées par des extrémités arrondies contre la paroi intérieur d'un boîtier, tandis que la partie restante du piston est libre vis-à-vis du boîtier. Les languettes-ressorts sont dimensionnées de telle manière qu'avant le montage elles présentent une taille supérieure par rapport au tube sous pression, et qu'après le montage elles sont appliquées sous une contrainte désirée contre la paroi intérieure du boîtier. Pour un amortissement de position finale, le boîtier comporte une gorge, qui va en se rétrécissant en direction du côté sortie de la tige de piston hors du boîtier. Pour ce qui concerne les languettes-ressorts, il peut se produire, lors d'une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre dans la situation montée du piston, que les languettes-ressorts se "redressent" en raison des forces de friction entre le piston et le boîtier, et qu'en plus de la précontrainte, une autre force due à la friction devient active. En particulier dans la région de la gorge longitudinale, cet effet peut se produire de façon encore plus forte, lorsqu'une languette-ressort s'accroche précisément dans la gorge longitudinale. De plus, une languette-ressort peut s'accrocher dans la gorge longitudinale, et rétrécir sa section transversale, de sorte que la fonction prévue pour la gorge longitudinale n'est plus assurée. Fondamentalement, un moment critique du montage, c'est lorsqu'on introduit la tige de piston avec le piston dans le boîtier. On doit veiller à ce que la bague de piston ne soit pas écrasée sur la bordure du boîtier ouvert. Dans la bague de piston du document DE 195 39 616 Ai, ce risque existe dans une mesure importante. On connaît du document US 2,992,052 un piston à auto-étanchéité, agencé avec faculté de déplacement axial avec une tige de piston, le diamètre intérieur du cylindre formant un guidage pour une surface enveloppe du piston, et partant d'un corps de base, le piston comporte des régions périphériques élastiques radiales avec un contour fermé de la surface enveloppe, en vue de compenser les tolérances vis-à-vis du diamètre intérieur du cylindre, le corps de base du piston présentant dans sa zone périphérique des évidements qui sont refermés par une paroi, et cette paroi est appliquée contre le diamètre intérieur du cylindre. Ce mode de réalisation présente l'inconvénient que de faibles écarts sur l'épaisseur de la paroi mènent déjà à des différences considérables de l'élasticité, suite à quoi la friction ne peut être délimitée que très difficilement quant à sa valeur. En outre, à la transition depuis la paroi élastique vers le corps de base du piston, il existe une transition conique. Cette transition conique représente une surface effective hydraulique ou pneumatique, dont les effets doivent être pris en compte. Selon la direction depuis laquelle agit une pression de service, il apparaît une composante de force de pression qui pousse de façon renforcée la paroi élastique depuis le diamètre intérieur du tube, ou l'amène à se soulever. L'objectif de la présente invention, c'est de perfectionner un piston pour une unité à piston-et-cylindre, dans lequel le jeu radial est minimisé et l'on observe des relations de friction les plus constantes possible. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par le fait que les évidements sont réalisés sous forme d'ouvertures traversantes. Grâce à la paroi fermée, en combinaison avec les ouvertures traversantes, on résout de façon fiable les problèmes connus de l'état de la technique. Il n'existe aucune surface active hydraulique ou pneumatique, qui pourrait entraîner une composante de force radiale et qui aurait à son tour une influence négative sur les forces de friction en présence. Il est en outre prévu que les évidements soient réalisés sous forme d'arcs en direction périphérique, le rayon extérieur de l'évidement étant plus petit que le rayon intérieur. On obtient une région avec une élasticité décroissante en partant du milieu de l'évidement en forme d'arc, puisque dans le milieu de l'évidement la paroi est la plus mince. L'effet de support de la paroi augmente progressivement avec augmentation de la déformation. Il s'est avéré particulièrement avantageux que le corps de base du piston soit réalisé sous forme d'un polygone, et l'on réalise dans chaque coin une région radialement élastique, et il est prévu un évidement à travers le piston entre les coins. Par comparaison au document DE 195 39 616 A1, il n'existe aucune région périphérique (chiffre de référence 38 dans ce document), qui n'amènerait aucun avantage fonctionnel. Afin d'influencer de façon avantageuse l'élasticité de la paroi, la région extérieure du piston présente dans chaque coin un rayon plus petit que le demi-diamètre du piston. De plus, il ne peut se produire aucune force de coincement, puisque dans la direction périphérique, il existe suffisamment de place pour les parties déformées des parois à travers les ouvertures. Selon une autre caractéristique avantageuse, le piston comporte une bague de piston, réalisée avec faculté de déplacement axial, qui libère ou qui bloque une section d'écoulement en fonction de sa position de commutation. Grâce à cette mesure, on influence la rapidité du mouvement de déploiement. Lors du montage du piston dans le cylindre, afin de n'écraser en aucun cas la bague de piston sur la bordure du cylindre ouvert, le corps de base du piston comporte des surfaces de centrage pour la bague de piston. Des écarts importants de la position radiale vis-à-vis du piston sont exclus. Par conséquent, il ne peut pas non plus se passer que la bague de piston soit disposée de façon extrêmement excentrique dans le piston, et qu'elle soit endommagée lors du mouvement de pénétration du piston dans le cylindre. Avantageusement, les surfaces de centrage sont ménagées dans les coins du corps de base du piston. On obtient un diamètre particulièrement important pour le cercle partiel des surfaces de centrage. Ainsi, rapportée aux ouvertures traversantes, la bague de piston est agencée en direction de la chambre de travail qui va en se rétrécissant, lorsque la tige de piston est rétractée. L'avantage de cette caractéristique, c'est que la taille et la forme des ouvertures traversantes sont variables. Il n'est pas obligatoire que la bague de piston referme les ouvertures traversantes. Lors d'un mouvement de déploiement, la bague de piston n'est pas appliquée sur les ouvertures traversantes, et lors d'un mouvement de rétraction, on libère des sections traversantes qui sont indépendantes des ouvertures traversantes. L'invention sera expliquée plus en détail à l'aide de la description des figures qui va suivre. Dans ces figures: la figure 1 montre une représentation simplifiée d'une unité à piston-et- cylindre; la figure 2 montre une représentation agrandie du piston selon l'invention; et les figures 3a à 4b montrent des représentations de détail du piston. La figure 1 montre une unité à piston-et-cylindre 1, sous la forme d'un ressort à gaz, lequel comporte une tige de piston 3, axialement mobile, avec un piston 5, dans un cylindre 7. Le piston 5 subdivise le cylindre en deux chambres de travail 9; 11, et dans cette application, les chambres de travail sont remplies de gaz, grâce à quoi il apparaît une force pneumatique qui repousse la tige de piston dans la direction de déploiement. En option, le cylindre peut comporter une gorge de bypass 13, afin d'atteindre un amortissement de fin de course dans la direction de déploiement de la tige de piston, du fait que la section utile de la gorge de bypass entre les chambres de travail 9 et 11 diminue de 1 5 façon continue, grâce à quoi il s'établit un effet d'étranglement. De plus, comme le montre la figure 2, le piston 5 peut également comporter une bague de piston 15 axialement mobile, qui bloque ou qui libère une section d'écoulement 17 en fonction de la direction, du fait que la bague de piston est déplacée, en raison d'une précontrainte radiale, par une force de friction à l'encontre du déplacement de la tige de piston. Au piston appartient une plaque de butée 19 pour la bague de piston axialement mobile. Ainsi, il existe pour la bague de piston une course de commutation, qui est déterminée par la plaque de butée 19 et par les surfaces de couverture Sa du piston. La bague de piston est guidée radialement au niveau du diamètre intérieur par l'intermédiaire de surfaces de centrage 21. Le piston comporte des régions périphériques radialement élastiques dans sa surface enveloppe 23, qui sont séparées d'un corps de base 27 du piston par des évidements sous la force forme d'ouvertures traversantes 25. Les régions périphériques radialement élastiques, c'est- à-dire les parois 29 du piston, sont sous précontrainte par rapport à la surface intérieure du cylindre. Les précontraintes représentent des forces qui sont dirigées en direction du centre du piston, sous forme de forces perpendiculaires, et guident par conséquent celui-ci par l'intermédiaire des parois 25 dans le cylindre. Les figures 3a à 3c montrent le piston 5 en détail. Le piston est réalisé sous forme d'un polygone, dans ce mode de réalisation un carré. Dans chaque "coin" du piston est formée une région radialement élastique, par les parois 29 qui entourent les ouvertures traversantes 25. On peut voir de la figure 3a que les évidements s'étendent en direction périphérique sous forme d'arcs. Le rayon extérieur Ra est plus petit que le rayon intérieur Ri. L'épaisseur des parois est constante, de sorte que le piston comporte également dans la région des parois, c'est-à-dire des "coins", un rayon Re plus petit que le demi-diamètre H. Au niveau des sommets, c'est-à-dire les points de coupe respectifs des lignes médianes du piston avec les parois, il se produit un contact entre le cylindre 7 et le piston, et le contact peut s'étendre, depuis un contact linéaire jusqu'à un contact en surface, sur la totalité des parois. Entre les régions périphériques élastiques sont situés des évidements 31. Ces évidements forment des sections d'écoulement qui sont situées en aval de la section d'écoulement 17 et qui relient les deux chambres de travail 9 et 1 1 (voir figure 1) en fonction de la position de commutation de la bague de piston 19. Par conséquent, en direction périphérique du piston il n'existe plus de parties de surfaces enveloppe qui n'offrent aucune fonction utile. Sur le corps base 27 du piston, on a réalisé, sous la forme d'une roue dentée, un centrage pour la bague de piston 15. Dans chaque coin du piston on a regroupé des surfaces de centrage 21 qui convergent en direction périphérique vers la forme précitée en roue dentée. Ainsi, la mobilité radiale de la bague de piston 15 et limitée (figure 1). Le piston 15 est réalisé à partir d'une matière plastique susceptible d'être mise en forme. Les surfaces de centrage sont réalisées de façon correspondante immédiatement avec les parties de piston restantes. Par conséquent, on exclut des erreurs de désaxage des surfaces de centrage 21 vis-à-vis des parois 29. Les figures 4a et 4b montrent en principe le même piston que les figures 3a à 3c. Dans ce mode de réalisation, on exploite le fait que trois points ou surfaces suffisent déjà pour le centrage d'un piston. Par conséquent, ce piston a une forme de base triangulaire, et dans chaque "coin" est réalisée une région périphérique radialement élastique avec une paroi 29. Ce piston également dispose de surfaces de centrage 21, une pour chaque ouverture traversante 25. Dans cette variante du piston, les évidements 31 sont formés par une arête 5b qui constitue le triangle du piston, et par le diamètre intérieur du cylindre. Au total, grâce à cette conception du piston, on obtient un forme particulièrement simple à injecter pour la fabrication du piston, puisqu'il n'existe pratiquement pas d'accidents entre les arêtes et les surfaces. Lorsque la tige de piston se déplace en direction de rétraction, la bague de piston 15 est déplacée, en raison de la force de friction qui agit entre la bague de piston et le cylindre, jusque contre la plaque de couverture 19 du piston. Ainsi, les ouvertures d'écoulement sont refermées en grande partie, ou même totalement, selon les dimensions des composants. Les ouvertures traversantes ne jouent aucun rôle pour la liaison entre les chambres de travail, de sorte que l'on est soumis à aucune considération technique concernant leur forme. Revendications 1. Unité à piston-et-cylindre, comprenant un cylindre (7) dans lequel est agencé de façon axialement mobile un piston (5) sur une tige de piston (3), le diamètre intérieur du cylindre formant un guidage pour une surface enveloppe du piston (5), et en partant d'un corps de base, le piston (5) comporte des régions périphériques radialement élastiques avec un contour fermé de la surface enveloppe (23), en vue de compenser des tolérances vis-à-vis du diamètre intérieur du cylindre (7), le corps de base présentant dans sa région périphérique des évidements (25) qui sont refermés par une paroi, et ladite paroi étant appliquée contre le diamètre intérieur du cylindre, caractérisée en ce que les évidements sont réalisés sous forme d'ouvertures traversantes (25). 2. Unité à piston-et-cylindre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les évidements (25) sont réalisés en forme d'arcs en direction périphérique, le rayon extérieur Ra de l'évidement (25) étant plus petit que le rayon extérieur (Ri). 3. Unité à piston-et-cylindre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de base (27) du piston est réalisé sous forme de polygone, et dans chaque coin est réalisée une région radialement élastique, et il existe entre les coins un évidement (31) à travers le piston. 4. Unité à piston-et-cylindre selon la revendication 3, caractérisée en ce que la région extérieure du piston présente dans chaque coin un rayon RE plus petit que la moitié du diamètre H du piston (5). 5. Unité à piston-et-cylindre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston (5) comporte une bague de piston (15), qui est réalisée de façon axialement mobile et qui libère ou qui bloque une section d'écoulement (17) en fonction de sa position de commutation. 6. Unité à piston-et-cylindre selon la revendication 5, caractérisée en ce que le corps de base (27) du piston comporte des surfaces de centrage (21) pour la bague de piston (15). 7. Unité à piston-et-cylindre selon la revendication 6, caractérisée en ce que les surfaces de centrage (21) sont agencées dans les coins du corps de base (27) du piston. 8. Unité à piston-et-cylindre selon la revendication 5, caractérisée en ce que la bague de piston (15) est agencée, vis-à-vis des ouvertures de traversée (25), en direction de la chambre de travail (9) qui va en se rétrécissant, lorsque la tige de piston (3) est rétractée.