Brevet FR2861823A1 — publié le 20050506

L'invention concerne une unité à piston-et-cylindre, comportant une chambre de travail remplie d'un fluide à l'intérieur d'un cylindre dans lequel est agencé un piston de séparation axialement mobile qui sépare la chambre de travail d'une autre chambre remplie d'un fluide, le piston de séparation comprenant au moins deux joints d'étanchéité et un compartiment qui est relié à son tour à une chambre de travail. À l'intérieur d'une unité à piston-et-cylindre, des saletés apparaissent pendant la durée de fonctionnement, qui se collectent entre autres sur un piston de séparation. Le piston de séparation a la fonction de séparer de façon fiable un fluide hydraulique, par exemple de l'huile, vis-à-vis d'un fluide gazeux dans une chambre de compensation, et ceci pendant toute la durée de vie. Un exemple d'application classique est l'amortisseur d'oscillations à tube unique. Malgré un nettoyage très soigneux des pièces individuelles de l'unité à piston-et-cylindre et un filtrage du fluide hydraulique, il se produit un encrassement qui apparaît par exemple du fait de l'abrasion entre deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre. Sur le piston de séparation est agencé un joint d'étanchéité qui remplit la fonction d'étanchement. À cause des saletés qui se collectent sur le piston de séparation, ce joint peut être détruit à long terme. Une première mesure pourrait être d'augmenter encore le filtrage pour le fluide hydraulique, mais on doit alors nettoyer l'installation de filtrage à des intervalles de plus en plus courts, ce qui cause des coûts additionnels. Le taux de filtrage est donc limité à des conditions préalables pratiques. Le document DE 197 56 443 C 1 décrit un piston de séparation avec plusieurs joints, les joints venant en contact avec le fluide hydraulique. Entre les joints est agencé un compartiment qui est relié à une chambre de travail de l'amortisseur d'oscillations, ce compartiment servant à compenser le volume pour atténuer des pointes de pression à l'intérieur de l'amortisseur d'oscillations. Ledit problème des saletés n'est ainsi ni résolu ni seulement influencé. 2861823 2 L'objectif sous-jacent à la présente invention est d'augmenter la durée de vie d'un piston de séparation. Conformément à l'invention, l'objectif est atteint du fait que le joint d'étanchéité est réalisé sous forme de racleur. Le racleur dispose d'une direction de travail préférentielle qui est dirigée en direction de la chambre de travail. Cependant, on peut également utiliser deux racleurs pour les deux directions de travail du piston de séparation. On prévoit qu'un compartiment soit agencé en amont du joint d'étanchéité, qui reçoit les saletés provenant de la chambre de travail. Le compartiment reçoit les saletés qui ne peuvent alors plus retourner hors du compartiment jusque dans la chambre de travail. Judicieusement, le compartiment est réalisé avec une contre-dépouille qui représente un labyrinthe et qui rend difficile le retour des saletés dans la chambre de travail. Selon un autre développement structurel, le joint d'étanchéité présente une surface d'évacuation pour les saletés en direction du compartiment. Ainsi, on obtient une évacuation dirigée des saletés, de sorte que le racleur garde toujours un tranchant libre. Une possibilité pour une évacuation ciblée des saletés en direction du compartiment est d'agencer le joint d'étanchéité en oblique par rapport à une paroi du cylindre délimitant la chambre de travail. Le joint d'étanchéité doit être suffisamment résistant à long terme, mais exercer seulement une force de friction limitée sur le piston de séparation. Par conséquent, le joint est formé par un film, le film pouvant être appliqué sur le piston de séparation par rétraction ou par projection. 2861823 3 Pour ne pas être rincé par le fluide dans la chambre de travail, le compartiment doit présenter une liaison d'écoulement qui remplit cette fonction avec des moyens aussi simples que possible. Par conséquent, la liaison d'écoulement entre la chambre de travail et le compartiment est formée par une barrette annulaire du piston de séparation et par la paroi intérieure du cylindre. Pour pourvoir réaliser le piston de séparation qui est formé de préférence par une pièce injectée en matière plastique, si possible sans contre-dépouille à l'égard de la réalisation dans l'espace, le piston de séparation est conçu en plusieurs pièces, une pièce remplissant la fonction de séparation entre les deux chambres de travail et une deuxième pièce délimitant le compartiment. En particulier lorsque la chambre de travail est soumise à une précontrainte de pression, on peut renoncer à des éléments de liaison entre les deux pièces du piston de séparation, et pour le montage, mais également pendant le fonctionnement, il est judicieux que la deuxième pièce du piston de séparation soit centrée radialement sur la première pièce. L'invention sera expliquée plus en détail en se rapportant à la description des figures qui suit, dans lesquelles: É la figure 1 représente une unité à piston-et-cylindre sous la forme structurelle d'un amortisseur d'oscillations à tube unique; et É les figures 2 à 4 représentent des variantes du piston de séparation par rapport à celui de la figure 1. La figure 1 montre à titre d'exemple une unité à piston-et-cylindre réalisée sous la forme d'un amortisseur d'oscillations à tube unique. Fondamentalement, on peut appliquer l'invention également dans d'autres unités à piston-et-cylindre, par exemple dans des ressorts à gaz ou similaires. 2861823 4 L'amortisseur d'oscillations à tube unique 1 est constitué essentiellement par un cylindre 3 dans lequel est agencé un piston 5 en déplacement axial sur une tige de piston 7. Sur le côté sortie de la tige de piston 7, un guidage de tige de piston 9 referme une chambre de travail 11 remplie d'un fluide d'amortissement et séparée par un piston de séparation 13 vis-à-vis d'une chambre à gaz 15 qui présente du côté extrémité un fond 17 avec un oeillet 19. Lors d'un mouvement de la tige de piston, le fluide d'amortissement est refoulé à travers des vannes d'amortissement 21 dans le piston 5. Une bague de piston 23 qui recouvre une surface périphérique 25 du piston 5 empêche un passage latéralement à côté du piston. La figure 2 illustre en détail un piston de séparation 13 pour un amortisseur d'oscillations selon la figure 1. Le piston de séparation en forme de pot dispose d'un fond 27 en liaison avec une douille 29 qui s'étend parallèlement à la paroi intérieure du cylindre 3. Dans cette douille est ménagée une gorge annulaire 31 pour un premier joint d'étanchéité 33, ce joint 33 étant formé de préférence par un simple joint torique. Une deuxième gorge annulaire 35 pour un deuxième joint d'étanchéité 37 se présente axialement en direction de la chambre de travail 1 lb, ledit joint étant réalisé sous forme de racleur. La deuxième gorge annulaire 35 dispose d'une surface latérale de gorge 39 qui s'étend en oblique et contre laquelle prend appui le deuxième joint 37 ou le racleur, de sorte que le joint 37 est agencé lui-même en oblique par rapport à une paroi du cylindre 3 délimitant la chambre de travail. Le deuxième joint 37 doit être formé de préférence par un film. À cette gorge annulaire 35 se raccorde un compartiment annulaire 41 qui est donc disposé en amont du premier joint 33 et qui reçoit les saletés provenant de la chambre de travail 1 lb. Le deuxième joint 37 dispose, en plus d'une surface d'étanchéité 43 prenant appui contre la paroi, d'une surface d'évacuation 45 pour les saletés en direction du compartiment 41. Le deuxième joint 37 ou le racleur dispose d'une 2861823 5 hauteur structurelle axiale plus grande que la largeur de la deuxième gorge annulaire 35, de sorte que le racleur 37 prend appui contre la sortie extérieure de la surface latérale 47 du compartiment. Une liaison d'écoulement 49 se présente entre la chambre de travail 1 lb et le compartiment 41, qui est formée par une barrette annulaire 51 du piston de séparation et par la paroi intérieure du cylindre 3. Ainsi, on obtient une contre-dépouille 53 qui empêche un rinçage du compartiment 41. Lors d'un mouvement de déploiement de la tige de piston 7, le piston de séparation 13 se déplace en direction de la chambre de travail 1 lb suivant le rapport du volume de la tige de piston 7. Dans ce cas, le deuxième joint 37 glisse le long de la paroi intérieure du cylindre et transporte des dépôts de saletés jusque dans le compartiment 41 du piston de séparation. En se référant à la figure 3, on voit qu'il peut bien être judicieux de prévoir un joint 55 en particulier sous la forme structurelle d'un racleur également pour l'autre direction de mouvement, donc en direction de la chambre de compensation 15, car des particules de saletés peuvent se présenter également encore dans la chambre de compensation provenant par exemple du processus de fabrication, qui n'ont pas été enlevées, même pas avec le plus grand soin. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le deuxième joint 37 est agencé directement dans le compartiment 41, de sorte que l'on a pu économiser l'espace structurel pour une deuxième gorge annulaire séparée 35. Grâce à la pression de fonctionnement à l'intérieur de la chambre de travail 1 lb, le deuxième joint 37 est précontraint en permanence sur une surface latérale 47 du compartiment, laquelle s'étend en oblique. On peut prévoir en supplément que le piston de séparation 13 soit conçu en plusieurs pièces. Une première pièce 13a remplit la fonction de séparation entre les deux chambres de travail 1lb; 15 ou entre la chambre de travail et la chambre de compensation. Une deuxième pièce 13b délimite le compartiment 41 pour le dépôt de saletés. La deuxième pièce peut présenter une simple section transversale en forme de T et prendre appui axialement contre la 2861823 6 première pièce 13a. Les pressions de fonctionnement dans la chambre de travail 1 lb et dans la chambre de compensation 15 assurent un contact permanent entre les deux pièces 13a; 13b. En supplément, la deuxième pièce 13b du piston de séparation peut être centrée radialement sur la première pièce 13a, de sorte que lors du montage, on peut assurer une position de départ conforme au fonctionnement. 7 Revendications 1. Unité à piston-et-cylindre (1) comportant une chambre de travail (1 lb) remplie d'un fluide à l'intérieur d'un cylindre, dans laquelle est agencé un piston de séparation (13) axialement mobile qui sépare la chambre de travail (1lb) d'une autre chambre (15) remplie d'un fluide, le piston de séparation (13) comprenant au moins deux joints d'étanchéité (33, 37) et un compartiment (41) qui est relié à son tour à une chambre de travail (1lb, 15), caractérisée en ce que le joint (37) est réalisé sous forme de racleur. 2. Unité à piston-et-cylindre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le compartiment (41) est agencé en amont du joint (37) et reçoit les saletés provenant de la chambre de travail (1lb). 3. Unité à piston-et-cylindre selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le joint d'étanchéité (37) présente une surface d'évacuation (45) pour les saletés en direction du compartiment (41). 4. Unité à piston-et-cylindre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le joint d'étanchéité (37) est agencé en oblique par rapport à une paroi du cylindre (3) délimitant la chambre de travail (1lb). 5. Unité à piston-et-cylindre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le joint d'étanchéité (37) est formé par un film. 6. Unité à piston-et-cylindre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'une liaison d'écoulement (49) entre la chambre de travail (1 lb) et le compartiment (41) est formée par une barrette annulaire (51) du piston de séparation (13) et par la paroi intérieure du cylindre (3). 2861823 8 7. Unité à piston-et-cylindre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le piston de séparation (13) est conçu en plusieurs pièces, une pièce (13a) remplissant la fonction de séparation entre les deux chambres de travail (1 lb; 15) et une deuxième pièce (13b) délimitant le compartiment (41). 8. Unité à piston-et-cylindre selon la revendication 7, caractérisée en ce que la deuxième pièce (13b) du piston de séparation est centrée radialement sur la première pièce (13a).