Brevet FR2852653A1 — publié le 20040924

L'invention concerne une tige de piston destinée à un ensemble piston- cylindre, au moins certaines parties de la tige de piston étant formées par un sous-groupe en 5 matière plastique et d'autres parties par un sous groupe en métal, la tige de piston présentant une surface périphérique formée en continu et le sous-groupe en matière plastique étant constitué d'une matière plastique renforcée de fibres de carbone. Dans le cadre de la réduction des masses dans un amortisseur, il est déjà connu d'après le document DE 29 41 036 Ai, de fabriquer le tube enveloppe en une matière plastique. Par ailleurs, dans le document DE 29 42 716 15 Ai est décrit un amortisseur à friction pour une machine à laver, la tige de piston de l'amortisseur à friction étant réalisée entièrement en une matière plastique. Selon une forme perfectionnée, on utilise d'après le 20 document DE 44 19 870 Ai, dans un amortisseur à friction, une tige de piston en matière plastique, avec une âme en métal. Deux possibilités sont divulguées pour la fabrication de la tige de piston. D'une part on peut utiliser une âme en métal et la surmouler avec une 25 matière plastique pour former la pièce finie. Cette manière de procéder doit assurer une liaison la plus résistante possible entre l'âme en métal et l'enveloppe en matière plastique. En variante, la tige de piston en matière plastique peut être d'une configuration tubulaire et recevoir une âme en métal par l'intermédiaire d'une extrémité ouverte. Entre le corps tubulaire en matière plastique, et l'âme en métal est réalisée une liaison par complémentarité de 35 forme. En vue d'obtenir une résistance suffisante pour la tige de piston en matière plastique, la tige de piston en matière plastique dispose de nervures de renfort s'étendant axialement. De telles nervures de renfort 5 empêchent toutefois l'utilisation d'une tige de piston en matière plastique dans un amortisseur, parce que l'étanchéité du cylindre rempli d'un fluide de travail pose de très gros problèmes. Pour réduire les masses, le document DE 82 22 698 Ul ou le document DE 83 17 308 Ul divulguent des tiges de piston de forme tubulaire en un matériau entièrement métallique. Par ailleurs, le document EP 0028979 Bl décrit une tige de bielle creuse, qui est constituée 15 d'un corps creux en fibres de carbone dans lequel est disposée une âme en fibres. Le document DE 196 47 506 Al constituant l'état de la technique à la base de l'invention, décrit une tige de 20 piston, notamment destinée à un ensemble pistoncylindre, au moins certaines parties de la tige de piston étant formées par un sous-groupe en matière plastique et d'autres parties par un sous groupe en métal, la tige de piston présentant une surface 25 périphérique formée en continu et le sous-groupe en matière plastique étant constitué d'une matière plastique renforcée de fibres de carbone. A l'intérieur d'un manchon en matière plastique est 30 placée une âme en acier sur laquelle sont également formés les éléments de raccordement. Le sous-groupe en métal du côté extérieur a uniquement pour fonction d'assurer un état de surface extérieur le plus lisse possible. Par ailleurs, il est en outre connu d'après le document DE 82 14 767 Ul, de munir une âme en matière plastique en tant que support de résistance, d'une surface en métal. Le but de la présente invention consiste à développer une tige de piston en matière plastique de manière à remédier aux problèmes d'étanchéité connus de par l'état de la technique. Conformément à l'invention, ce but est atteint par une tige de piston du type de celle mentionnée en introduction et caractérisée en ce que le sous-groupe en matière plastique forme une âme de la tige de piston, qui est enfermée par un tube en métal, et l'âme présente 15 en tant que pièce brute, un volume plus grand que le volume nominal d'une cavité pour l'âme à l'intérieur du tube en métal, et le tube en métal est pressé sur l'âme par la voie d'un procédé de formage par déformation. La combinaison de la matière plastique spéciale et du sous-groupe en métal permet par exemple la réalisation d'une section transversale circulaire ou bien également de forme ovale pour la tige de piston. La dénomination surface périphérique formée de manière continue englobe 25 toutes les surfaces qui ne présentent pas de protubérances ni de creux. La matière plastique renforcée de fibres de carbone présente une densité d'environ 2x103 kg/m3, par rapport 30 à de l'acier présentant généralement une densité de 7,85x103 kg/m3. La combinaison de ces deux matériaux permet, dans un amortisseur, en plus d'une réduction de la masse, l'utilisation d'un diamètre de tige de piston plus faible, ce qui permet à son tour de réduire 35 avantageusement une force d'amortissement dans le sens de la rentrée de la tige de piston. Dans le cas d'une sollicitation en flexion, les contraintes de surface sont supérieures aux contraintes à l'intérieur du corps. L'on remédie à cet état de fait 5 par la disposition du sous-groupe en métal, à l'extérieur. En outre, il est plus facile de réaliser des assemblages ou liaisons par filetage ou soudage. Il est garanti que le sous-groupe en matière plastique 10 soit entouré totalement par le tube en métal, de sorte qu'il ne peut par exemple plus apparaître d'inclusions d'air entre l'âme et le tube. Par ailleurs, le tube en métal présente à au moins une 15 extrémité, une ouverture de sortie de résidus. Lorsque l'âme de la tige de piston présente un certain excès de volume par rapport au volume nominal du tube en métal à l'état fini, de la matière plastique en excès peut alors s'échapper du tube de métal et être éliminée. 20 L'âme présente avantageusement au moins deux étagements ou décrochements d'orientation opposée, qui servent de surfaces d'appui de l'âme par rapport au tube en métal. En conséquence, aussi bien l'âme que le tube de métal 25 absorbent obligatoirement une part de la charge appliquée. L'invention va être explicitée plus en détail dans la suite, au regard du dessin annexé. 30 La figure unique montre une tige de piston 1, notamment destinée à un ensemble piston-cylindre, au moins certaines parties de la tige de piston étant formées par un sous-groupe en matière plastique 3 et d'autres 35 parties par un sous groupe en métal 5. La tige de piston présente une surface périphérique 7 formée de manière continue et le sousgroupe en matière plastique est constitué d'une matière plastique renforcée de fibres de carbone. La dénomination continue se rapporte à la structure de surface dans la direction périphérique. Il 5 n'est en aucun cas imposé que la tige de piston conforme à l'invention ne puisse pas présenter d'étagements ou décrochements ou de variations de diamètre. Le sous-groupe en matière plastique forme une âme de la 10 tige de piston qui est enfermée par le sous-groupe en métal sous la forme d'un tube en métal. On utilisera de préférence pour le tube en métal, de l'acier qui, le cas échéant, pour augmenter la résistance, est en plus soumis à un traitement thermique. L'âme présente, en 15 tant que pièce brute, un volume plus grand que le volume nominal d'une cavité pour l'âme à l'intérieur du tube en métal. En ce qui concerne la fabrication, on met en òuvre un 20 tube brut en métal de diamètre constant dans lequel on introduit l'âme préformée. Ensuite, le tube en métal est pressé sur toute sa surface sur l'âme, par la voie d'un procédé de formage par déformation. Il est par exemple possible d'utiliser un procédé de formage par 25 déformation selon le principe décrit dans le document DE 82 22 698 Ul ou le document DE 83 17 308 Ul. Il est ainsi possible de garantir qu'aucune inclusion d'air se forme entre l'âme en matière plastique et le tube en métal. Pour le volume excédentaire de l'âme en matière 30 plastique, le tube en métal présente à au moins l'une de ses extrémités, une ouverture de sortie de résidus 9. De la matière plastique qui s'en échappe peut simplement être sectionnée au ras de la surface frontale ou surface de bout de la tige de piston. 35 Comme on peut le constater, l'âme présente au moins deux étagements ou décrochements 11, 13 d'orientation opposée, qui servent de surfaces d'appui de l'âme par rapport au tube en métal. Cela permet de réaliser une fixation axiale de l'âme en matière plastique par 5 rapport au tube en métal. D'éventuelles sollicitations de flexion sont absorbées par la tige de piston, tout comme elles le seraient également dans le cas d'une tige de piston homogène. REVENDICATIONS 1. Tige de piston destinée à un ensemble pistoncylindre, au moins certaines parties de la tige de piston étant formées par un sous-groupe en matière 5 plastique et d'autres parties par un sous groupe en métal, la tige de piston présentant une surface périphérique formée en continu et le sous-groupe en matière plastique étant constitué d'une matière plastique renforcée de fibres de carbone, caractérisée en ce que le sous- groupe en matière plastique (3) forme une âme de la tige de piston (1), qui est enfermée par un tube en métal (5), et l'âme (3) présente en tant que pièce brute, un volume plus grand que le volume nominal d'une cavité pour l'âme à 15 l'intérieur du tube en métal (5), et le tube en métal (5) est pressé sur l'âme (3) par la voie d'un procédé de formage par déformation. 2. Tige de piston selon la revendication 1, caractérisée 20 en ce que le tube en métal (5) présente à au moins une extrémité, une ouverture de sortie de résidus (9). 3. Tige de piston selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'âme (3) présente au moins deux 25 étagements ou décrochements (11, 13) d'orientation opposée, qui servent de surfaces d'appui de l'âme (3) par rapport au tube en métal (5).