Brevet FR2778218A1 — publié le 19991105

La présente invention concerne un élément de guidage en tôle pour une tige de piston, destiné à un groupe à piston-et-cylindre, dans lequel une tige de piston est agencée en déplacement axial, le cylindre représentant une chambre de travail, et l'élément de guidage comportant une douille de coulissement centrée par une douille de guidage, à laquelle fait suite une bague d'obturation délimitant la chambre de travail, ladite bague se transformant à son tour en une enveloppe axiale qui centre la totalité de l'élément de guidage, et dans lequel un joint entoure la tige de piston et étanche la chambre de travail. On recherche de plus en plus des solutions de remplacement aux matières frittées pour réaliser des éléments de guidage de tiges de piston pour des groupes à piston-et-cylindre, puisque les matériaux frittés doivent être étanchés sur toute leur surface vis-à-vis de la chambre de travail en raison de leur porosité. Ainsi, il existe en règle générale des éléments de guidage en aluminium, produits par usinage avec enlèvement de matière, mais qu'il convient de pourvoir d'un revêtement afin de favoriser le comportement vis-à-vis de l'usure. Cependant, il s'ensuit une détérioration des coefficients de friction. À titre de remède aux mauvais coefficients de friction des éléments de guidage en aluminium, on met en place des douilles de coulissement. Pour cela, il existe deux formes de réalisation de principe, qui se distinguent par la situation de la douille de coulissement par rapport au joint de la tige de piston. Dans une première variante, la douille de coulissement est située au-delà du joint, en se rapportant à la chambre de travail qu'il convient d'étancher. Certes, l'élément de guidage est de structure relativement simple, mais l'huile n'est pas en mesure de parvenir à la douille de coulissement, et pour cette raison cette douille de coulissement s'use relativement vite, en particulier en présence de forces transversales. Un remède consiste à prévoir un canal à huile qui mène de façon spéciale de l'huile vers la douille de coulissement. Cependant, ce canal à huile représente un accroissement des opérations de fabrication. On se référera à titre d'exemple au document DE 44 36 907 Ai, qui divulgue un élément de guidage en tôle et en deux pièces pour une tige de piston. Pour ce qui concerne le comportement vis-à-vis de la friction, il est théoriquement par principe plus favorable d'utiliser des éléments de guidage dans lesquels la douille de coulissement est agencée entre le joint et la chambre de travail qu'il convient d'étancher. On citera à titre d'exemple le document DE 42 07 099 A1, dans lequel deux pièces conformées annulaires forment un obturateur de guidage, l'une des pièces conformées annulaires présentant, en demi-coupe, un profil en forme de U, et forme ainsi un canal à huile. La deuxième pièce conformée annulaire est réalisée sous la forme d'un capuchon à plusieurs gradins, et se trouve en contact, au moyen d'une partie en chevauchement, dans la région du diamètre extérieur des deux pièces conformées annulaires. Cependant, ceci entraîne des inconvénients. D'une part, la douille de guidage est particulièrement élastique en direction transversale, et d'autre part, la situation du joint de la tige de piston n'est pas définie de manière claire, puisqu'il n'existe qu'une seule surface d'appui définie par le capuchon de la deuxième pièce conformée annulaire. Une variante est décrite dans le document DE 42 07 053 A1, qui présente les mêmes inconvénients. L'objectif de la présente invention est de réaliser un élément de guidage en tôle pour une tige de piston, qui soit optimisé pour ce qui concerne la stabilité en direction axiale et en direction transversale. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par le fait que la douille de guidage s'appuie axialement et radialement sur une bague d'appui qui s'étend radialement et qui porte le joint de la tige de piston, ladite bague d'appui comportant une surface de soutien radiale vers l'enveloppe, de sorte qu'il existe un anneau, fermé vis-à-vis de l'encaissement des forces, en tant que partie de l'élément de guidage pour la tige de piston. Bien qu'on utilise de la tôle comme matériau de base pour la pièce porteuse du guidage, on atteint une haute rigidité, comparable à une réalisation dans la masse. Cependant, on peut exploiter les avantages économiques d'une solution en tôle. L'anneau fermé peut être utilisé comme canal à huile lorsqu'on emploie l'élément de guidage dans un amortisseur. On prévoit en outre conformément à l'invention, ou bien en combinaison avec le concept décrit de la présente invention, que l'enveloppe présente une surface frontale qui s'appuie axialement contre le cylindre et qui entoure d'un seul tenant la bague d'obturation. Le composant qui doit encaisser les forces les plus élevées est particulièrement stable grâce à son mode de réalisation en une seule pièce. On se passe d'éventuels points de soudure, ou bien de jonctions à serrage, et il n'existe par conséquent pas de source de dérangements potentiels. On atteint un mode de réalisation particulièrement massif lorsque la surface frontale est prolongée par un couvercle radial contre lequel s'appuie le joint de la tige de piston. Afin de concevoir de façon avantageuse les opérations de déformation du corps en tôle, en particulier pour ce qui concerne les outils de formage, l'élément de guidage est constitué en deux pièces conformées annulaires. Dans un premier mode de réalisation, une première pièce conformée annulaire comprend la douille de guidage, en plus de la bague d'obturation et de l'enveloppe. Ainsi, l'opération de fermeture de la bague est réalisée par le détour de la déformation de la bague d'appui, qu'il convient de définir au cas par cas en termes de fabrication lors de la production de petites séries, pour ce qui concerne la complexité de l'outillage. À cet effet, on prévoit que la bague d'appui soit formée par une deuxième pièce conformée annulaire. Dans la réalisation la plus simple, la bague d'appui peut être réalisée sous forme d'un simple disque. Selon une autre réalisation avantageuse, la bague d'appui comporte une bague de centrage qui s'appuie sur la première pièce conformée annulaire. La bague de centrage remplit additionnellement une fonction de maintien, afin que la bague d'appui ne bascule pas, ou bien soit montée de travers. Afin de renforcer encore cet effet, la bague de centrage s'appuie contre l'enveloppe de la première pièce conformée annulaire. L'enveloppe présente la plus grande extension radiale et représente par conséquent la meilleure possibilité de maintien. En variante, la deuxième pièce conformée annulaire peut présenter une section en forme de U, dont un bras forme la bague d'appui, et l'autre bras la douille de guidage. Pour améliorer encore la stabilité en position de la bague d'appui, celle- ci est soutenue axialement contre la douille de guidage de la première pièce conformée annulaire. En vue de l'alimentation en pression du joint de la tige de piston, afin d'exercer une précontrainte contre ce joint, la deuxième pièce conformée annulaire comporte une rainure périphérique dont les surfaces de délimitation remplissent une fonction de centrage vis-à-vis de la douille de guidage de la première pièce conformée annulaire. En vue d'assurer une position orientée de la douille de guidage de coulissement, la bague d'appui comporte une partie en dépassement radialement vers l'intérieur par rapport à la douille de guidage, cette partie en dépassement formant une surface d'appui pour la douille de coulissement. À titre d'autre possibilité pour supporter la bague d'appui, on prévoit que l'enveloppe présente des renfoncements dirigés radialement vers l'intérieur, lesquels forment un plan d'appui pour la deuxième pièce conformée annulaire. Pour obtenir un plan d'appui de taille maximum, les renfoncements dirigés vers l'intérieur sont réalisés sous forme d'une moulure périphérique. La moulure périphérique remplit une double fonction, du fait que la moulure périphérique dirigée vers l'intérieur reçoit un joint qui étanche la chambre de travail dans la région du guidage pour la tige de piston. Selon un autre développement avantageux, la première pièce conformée annulaire présente au moins un autre renfoncement radial, lequel fixe la deuxième pièce conformée annulaire sur le plan d'appui de la première pièce conformée annulaire. Ainsi, les deux pièces conformées annulaires sont reliées l'une à l'autre de manière indétachable déjà avant la fin du montage de l'élément de guidage. Selon une autre réalisation, l'autre renfoncement est également réalisé sous forme d'une moulure, de sorte qu'il est possible de déformer la paroi du cylindre au moins par tronçons dans cet autre renfoncement, et de réaliser par conséquent une jonction entre l'élément de guidage et le cylindre. En tenant compte des forces efficaces dans le sens axial et radial, l'épaisseur de paroi de la première pièce conformée annulaire peut être supérieure à l'épaisseur de paroi de la deuxième pièce conformée annulaire. L'invention sera expliquée plus en détail à l'aide de la description des figures qui va suivre. Dans les dessins ci-joints: la figure 1 montre un groupe à piston-et-cylindre, en vue d'ensemble simplifiée; et les figures 2 à 6 montrent des exemples de réalisation d'un élément de guidage pour la tige de piston. La figure 1 se limite à une représentation fortement simplifiée d'un groupe à piston-et-cylindre 1, réalisé sous la forme d'un amortisseur à tube unique. Une tige de piston 5 avec un piston 7 est agencée en déplacement axial à l'intérieur d'un cylindre 3. Pour fixer le groupe 1, des raccordements correspondants, sous forme d'oeillets de fixation 9, sont agencés sur la tige de piston 5 et sur le cylindre 3. Un élément de guidage 11 pour la tige de piston, qui n'est indiqué qu'en principe, assure le guidage radial de la tige de piston 5 par rapport au cylindre 3. La figure 1 montre une première variante du guidage 11 en présentant ses composants individuels. Ainsi, le guidage, formé en tôle, comporte une surface enveloppe 13, qui centre la totalité de l'élément de guidage dans le groupe à piston-et-cylindre. La surface enveloppe s'étend depuis une bague d'obturation 15 jusqu'à une surface frontale 17, laquelle peut être prolongée pour former un couvercle 19. Au niveau du diamètre intérieur de la bague d'obturation 15 est formée une douille de guidage 21, en direction axiale de l'élément de guidage, cette douille de guidage portant une douille de coulissement 23, laquelle représente à son tour une piste de coulissement pour la tige de piston. En prolongement de la douille de guidage, radialement vers l'extérieur, suit une bague d'appui 25 qui s'appuie sur le diamètre intérieur de l'enveloppe 13. Il en résulte un anneau refermé vis-à-vis des forces, qui transmet les forces transversales à l'enveloppe via la bague d'appui et la bague d'obturation. Sur la bague d'appui est agencé un joint 27 pour la tige de piston, qui comprend un disque de joint 27a, une partie d'étanchement 27b pour la tige, et une partie de raclage 27c, le joint s'appuyant au niveau de sa face supérieure contre le couvercle 19 et étant ainsi sous précontrainte. Une armature 29 à l'intérieur du joint assure d'une part une protection du joint, et rend d'autre part possible une transmission des forces de compression partant de la bague d'obturation 15 et via la douille de guidage 21 jusque sur la bague d'appui 25, laquelle transmet la charge au couvercle 19 par l'intermédiaire de l'armature 29. Pour optimiser encore les éléments individuels du guidage, on exécute quelques déformations et conformations. Ainsi, la bague d'appui 25 forme une partie en dépassement 31 en direction de la douille de guidage 21, de sorte que la douille de coulissement 23 est bloquée en direction axiale. De plus, la bague d'appui 25 comporte une rainure périphérique 33 avec au moins une ouverture de liaison 35 entre la face inférieure de l'élément de guidage et un canal à huile 37, enfermé par l'enveloppe, la bague d'obturation, la douille de guidage et la bague d'appui, ce canal à huile présentant une communication 39 vers la chambre de travail. Cette communication est de préférence réalisée relativement loin vers l'extérieur dans le sens radial, afin de pouvoir utiliser une surface aussi élevée que possible pour une butée de traction, non représentée. Pour étancher le joint dans la région de l'enveloppe 13, on réalise un premier renfoncement radial 41 sous la forme d'une moulure, lequel reçoit un joint non représenté. Au-dessus de la moulure pour le joint, en se référant à la chambre de travail du cylindre, on a réalisé un autre renfoncement 43, sous forme d'une moulure, dans lequel on déforme au moins partiellement la paroi du cylindre, et grâce à quoi la position du guidage est fixée vis-à-vis du cylindre. La figure 3 montre une variante de la figure 2 en ce qui concerne la conception de la bague d'appui 25. Le guidage comprend deux pièces conformées annulaires, une première pièce conformée annulaire formant le couvercle 19, l'enveloppe 13, la bague d'obturation 15 et la douille de guidage 17, et la deuxième pièce conformée annulaire formant la bague d'appui 25. L'avantage essentiel de cette solution réside dans le fait que les opérations de déformation pour la première pièce conformée annulaire sont simplifiées. En outre, la charge en direction transversale est plus faible qu'en direction axiale, de sorte que l'on peut employer pour la bague d'appui un matériau de plus faible épaisseur, ce qui représente à son tour un avantage de poids et un plus faible encombrement. Le supportage radial de la douille de guidage 21 a lieu au moyen de surfaces de délimitation 45; 47 de la rainure 33 de la bague d'appui 25. Le renfoncement 41 forme ici un plan d'appui extérieur 49 pour la bague d'appui. Au niveau du diamètre intérieur, la bague d'appui s'appuie sur une surface frontale de forme circulaire de la douille de guidage 21. La réalisation de la figure 4 est basée sur la solution de la figure 3. La différence essentielle réside dans le fait que la bague d'appui 25 présente un diamètre extérieur agrandi par rapport à la figure 3, de sorte que l'autre renfoncement 43 repose sur la face supérieure de la bague d'appui, et exerce par conséquent une précontrainte sur celui- ci contre le plan d'appui 29. Ainsi, il en résulte une liaison ferme des deux pièces conformées annulaires, même sans joint 27 pour la tige de piston. La figure 5 montre une autre variante de la figure 3, et la différence essentielle réside dans le fait que la bague d'appui 25 présente une bague de centrage 51 qui s'appuie radialement contre le diamètre intérieur de l'enveloppe 13. Ici, la hauteur de la bague de centrage 51 est plus faible que la hauteur de la douille de guidage 21, pour éviter une surdétermination statique des points d'appui de la bague d'appui. Il en résulte une fente 53 qui permet de disposer la communication 39 relativement loin vers l'extérieur dans le sens radial de la bague d'obturation. On peut renoncer à un plan d'appui dans le sens des figures 3 et 4, puisque la bague de centrage 51 exerce une action de soutien. Une variante de la figure 5 se distingue par le fait que la deuxième pièce conformée annulaire présente une section transversale en forme de U, et comporte par conséquent la douille de guidage 21 et la bague d'appui 25. Un bras 55, appelé dans ce qui suit "bague de soutien" 55, repose sur la face supérieure de la bague d'obturation 15. Les diamètres extérieurs de la bague d'appui 25 et de la bague de soutien 55 sont ajustés l'un à l'autre de façon que seul l'un des deux diamètres extérieurs vient s'appuyer contre la paroi intérieure de l'enveloppe 13, pour empêcher que la deuxième pièce conformée annulaire se mettre de travers suite à des erreurs de tolérance. En complément, la bague de soutien peut présenter une partie coudée 57 pour atteindre que la bague de soutien vienne s'appuyer dans la région du renfoncement, et pour simplifier ainsi le montage. Le montage de l'élément de guidage 11 se déroule selon le même principe dans toutes les variantes. Pendant la première opération de déformation, on produit la première pièce conformée annulaire, et le couvercle 19 n'est pas encore refermé. Ensuite, on met en place la deuxième pièce conformée annulaire dans la première pièce conformée annulaire, et dans la quatrième variante on peut réaliser le renfoncement 43 uniquement après la mise en place. Ensuite, on met en place le joint 27 pour la tige de piston. Enfin, le couvercle 19 est recourbé sur la face supérieure du joint 27. On obtient une unité structurelle fermée, dans laquelle on met alors encore à la presse la douille de coulissement 23. Revendications 1. Élément de guidage (11) en tôle pour une tige de piston (5), destiné à un groupe à piston-et-cylindre (1), dans lequel une tige de piston (5) est agencée en déplacement axial, le cylindre (3) représentant une chambre de travail, et l'élément de guidage (11) comportant une douille de coulissement (23) centrée par une douille de guidage (21), à laquelle fait suite une bague d'obturation (15) délimitant la chambre de travail, ladite bague se transfonnrmant à son tour en tune enveloppe axiale (13) qui centre la totalité de l'élément de guidage (11), et dans lequel un joint (27) entoure la tige de piston (5) et étanche la chambre de travail, caractérisé en ce que la douille de guidage (21) s'appuie axialement et radialement sur une bague d'appui (25) qui s'étend radialement et qui porte le joint (27) de la tige de piston, ladite bague d'appui (25) comportant une surface de soutien radiale vers l'enveloppe (13), de sorte qu'il existe un anneau, fermé vis-à-vis de l'encaissement des forces, en tant que partie de l'élément de guidage (11) pour la tige de piston. 2. Élément de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe (13) comporte une surface frontale (17) qui s'appuie axialement sur le cylindre (3) et qui entoure d'un seul tenant la bague d'obturation (15). 3. Elément de guidage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface frontale (17) est prolongée par un couvercle (17) radial, contre lequel s'appuie le joint (27) de la tige de piston (5). 4. Élément de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de guidage (11) est constitué en deux pièces confonnées annulaires. 5. Élément de guidage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une première pièce confonnrmée annulaire comprend la douille de guidage (21) en plus de la bague d'obturation (15) et de l'enveloppe (13). 6. Élément de guidage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bague d'appui (25) est formée par une deuxième pièce conformnnée annulaire. 7. Élément de guidage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bague d'appui (25) comprend une bague de centrage (51) qui s'appuie contre la première pièce conformée annulaire. 8. Élément de guidage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la bague de centrage (51) s'appuie contre l'enveloppe (13) de la première pièce conformnée annulaire. 9. Élément de guidage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la deuxième pièce confonnée annulaire présente une section transversale en forme de U, dans lequel un bras de la deuxième pièce confonnée annulaire forme la bague d'appui (25) et l'autre bras forme la douille de guidage (21). 10. Élément de guidage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bague d'appui (25) de la deuxième pièce conformée annulaire s'appuie axialement contre la douille de guidage (21) de la première pièce conformée annulaire. 11. Élément de guidage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la deuxième pièce confonnée annulaire comporte une rainure périphérique (33) dont les surfaces de délimitation (45) remplissent une fonction de centrage vis-à-vis de la douille de guidage (21) de la première pièce conformée annulaire. 12. Élément de guidage selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la bague d'appui (25) comporte une partie en dépassement radial vers l'intérieur vis-à-vis de la douille de guidage (21), ledit dépassement fonrmant une surface d'appui (31) pour la douille de coulissement (23). 13. Élément de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe (13) comporte des renfoncements (41) dirigés radialement vers l'intérieur, qui forment un plan d'appui (49) pour la deuxième pièce confonnée annulaire. 14. Élément de guidage selon la revendication 13, caractérisé en ce que les renfoncements (41) dirigés radialement vers l'intérieur (41) sont réalisés sous formnne d'une moulure périphérique. 15. Élément de guidage selon la revendication 14, caractérisé en ce que la moulure périphérique (41) dirigée radialement vers l'intérieur reçoit un joint qui étanche la chambre de travail dans la région de l'élément de guidage. 16. Élément de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première pièce conformée annulaire comporte au moins tu autre renfoncement radial (43), lequel fixe la deuxième pièce confonnée annulaire (25) sur le plan d'appui (49) de la première pièce confonnée annulaire (13). 17. Élément de guidage selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit autre renfoncement radial (43) est réalisé sous forme de moulure. 18. Élément de guidage selon la revendication 17, caractérisé en ce que la paroi du cylindre (3) est déformée au moins par tronçons dans ledit autre renfoncement (43), et en ce qu'il existe ainsi une jonction entre l'élément de guidage (11) de la tige de piston et le cylindre (3). 19. Élément de guidage selon l'une des revendications 4 à 18, caractérisé en ce que l'épaisseur de paroi de la première pièce conformée annulaire est supérieure à l'épaisseur de paroi de la deuxième pièce conformée annulaire.