FR2739668A1 - Dispositif perfectionne d'obturation a guide centreur lubrifie pour tube d'amortisseur hydraulique pressurise - Google Patents

Abstract

Le dispositif d'obturation comprend une embase de guidage cylindrique (150) possédant un orifice (152) de guidage de la tige (8) de l'amortisseur et une pièce monobloc de centrage (120) comportant une partie inférieure (121) définissant un évidement cylindrique interne (124) dans lequel est fixée ladite embase de guidage (150), et une partie supérieure (122) prolongeant ladite partie inférieure (121) selon une direction axiale et une direction radiale et possédant un orifice supérieur (131), coaxial avec l'orifice de guidage (152), et dont le diamètre est supérieur au diamètre de l'orifice de guidage. La partie supérieure (122) de la pièce monobloc de centrage (120) forme avec l'embase de guidage (150) un logement (170) contenant un joint d'étanchéité (180, 181).

Description

Dispositif perfectionné d'obturation à guide centreur lubrifié pour tube d'amortisseur hydraulique pressurisé.

L'invention concerne un dispositif d'obturation pour un tube d'amortisseur hydraulique, notamment de type monotube pressurisé.

Un amortisseur hydraulique pressurisé comprend en général un piston apte à coulisser à l'intérieur d'un tube en définissant deux chambres de part et d'autre du piston, ces chambres étant remplies d'un liquide d'amortissement. Le piston présente un passage traversant qui met en communication les deux chambres en coopérant notamment avec un clapet flottant, lequel régule l'ouverture du passage en fonction du sens d'écoulement du liquide dans celui-ci. Cet écoulement est provoqué par le mouvement axial du piston dans le tube lors du fonctionnement de l'amortisseur en phase d'extension ou de compression. Le piston est habituellement fixé à une extrémité d'une tige dont le déplacement dans le tube est guidé axialement par un dispositif d'obturation monté à une partie d'extrémité du tube.

Les dispositifs d'obturation ont pour fonction d'une part d'obturer de façon étanche une partie d'extrémité du tube de l'amortisseur, et d'autre part de guider axialement le mouvement de la tige et donc du piston à l'intérieur du tube de l'amortisseur.

Généralement, le dispositif d'obturation comprend un bouchon-guide, au moins un joint d'étanchéité, un élément de butée de détente et des moyens de fixation de l'ensemble dans le tube, le ou les joints d'étanchéité étant pris en sandwich entre le bouchon-guide et l'élément de butée de détente.

Tel qu'illustré par exemple dans le brevet français n" 92 08615, le bouchon-guide assure le guidage axial de la tige du piston dans le tube de l'amortisseur tandis que le joint d'étanchéité assure aussi bien l'étanchéité entre le bouchon-guide et le tube, que l'étanchéité entre le bouchon-guide et la tige. I1 en résulte que le bouchon-guide n'est pas pratiquement en contact avec le liquide de l'amortisseur, constitué généralement d'une huile incompressible. En conséquence, le guidage de la tige par le bouchon-guide n'est pas lubrifié par l'huile de l'amortisseur. Etant donné que le bouchon-guide et la tige sont réalisés en matériau métallique, il se produit une friction entre ces deux pièces lors du fonctionnement de l'amortisseur.

Cette friction provoque d'une part un échauffement thermique de la tige et du bouchon-guide accélérant le vieillissement du joint d'étanchéité adjacent, et d'autre part l'usure entre la tige et le bouchon-guide. Le vieillissement du joint d'étanchéité provoqué par l'échauffement thermique raccourcit considérablement la durée de vie du joint. L'usure entre la tige et le bouchon-guide augmente le jeu radial entre ces deux pièces et réduit donc la précision de guidage du mouvement axial du piston dans le tube de l'amortisseur.

En outre, le jeu radial nécessaire entre la tige et le bouchonguide et l'absence de lubrification des surfaces de guidage provoquent des bruits dus aux chocs entre la tige et le bouchon-guide lors du fonctionnement de l'amortisseur. En effet, les contraintes soumises à l'amortisseur ne sont pas strictement axiales. Les composantes radiales de ces contraintes provoquent d'abord un choc mécanique entre la tige et le bouchon-guide, choc qui est suivi d'une vibration de la tige et cause un effet sonore de grésillement dû à l'interférence entre la tige et le bouchon-guide lorsque l'amplitude des vibrations de la tige est supérieure ou égale au jeu radial existant entre la tige et le bouchonguide. Les bruits ainsi provoqués constituent une nuisance pour l'utilisateur.

Afin de tenter de remédier à ces problèmes, il a été proposé dans la demande de brevet français n" 9404026 un dispositif d'obturation dans lequel on crée un guidage lubrifié de la tige du piston à l'aide d'un guide qui remplace l'élément de butée de détente classique et constitue également un support de centrage pour le bouchon et le joint d'étanchéité. Plus précisément, l'élément de butée de détente est constitué d'une pièce monobloc comportant, dans sa partie inférieure, un orifice de guidage de la tige et, dans sa partie supérieure, une branche verticale assurant le centrage du bouchon et du joint d'étanchéité pris en sandwich entre celui-ci et la partie inférieure de la pièce monobloc. Le bouchon est alors fixé à la branche verticale de la pièce monobloc au moyen d'un circlips par exemple.

Bien que constituant un perfectionnement important par rapport à un guide centreur non lubrifié, ce dispositif d'obturation souffre encore quelques inconvénients, notamment au niveau de l'étanchéité. Plus précisément, il existe un risque de fuite de liquide d'amortissement au niveau de la séparation entre la branche verticale de la pièce monobloc formant l'élément de butée de détente, et la paroi correspondante du bouchon. Par ailleurs, la nécessité pour le dispositif d'obturation de pouvoir encaisser un effort important (en raison des différences de pression importantes entre l'intérieur et l'extérieur du tube) sans déformation, conduit à prévoir un dimensionnement conséquent de la branche verticale de l'élément de butée de détente et du bouchon, notamment en hauteur.

L'invention vise à apporter une solution à ces problèmes.

Un but de l'invention est de proposer un dispositif d'obturation à guide lubrifié de la tige du piston qui minimise, voire écarte complètement, le risque de fuite de liquide d'amortissement et qui soit capable d'encaisser des efforts importants sans déformation tout en réduisant la hauteur du bouchon.

L'invention propose donc un dispositif d'obturation d'un tube amortisseur hydraulique, en particulier de type monotube pressurisé.

Selon une caractéristique générale de l'invention le dispositif comporte une embase de guidage cylindrique possédant un orifice de guidage de la tige d'amortisseur, ainsi qu'une pièce monobloc de centrage. Cette pièce monobloc de centrage comporte une partie inférieure définissant un évidement cylindrique interne dans lequel est fixée ladite embase de guidage, et une partie supérieure prolongeant ladite partie inférieure selon une direction axiale et une direction radiale. Cette partie supérieure possède un orifice supérieur, coaxial avec l'orifice de guidage dont le diamètre est supérieur au diamètre de l'orifice de guidage. La partie supérieure de la pièce monobloc de centrage forme avec l'embase de guidage, un logement contenant au moins un joint d'étanchéité.

Ainsi, selon l'invention, l'élément de butée de détente du dispositif obturateur est constitué non pas d'une seule pièce, mais par les faces inférieures de l'embase de guidage et de la partie inférieure de la pièce monobloc de centrage. Par ailleurs, cette pièce monobloc de centrage qui contribue à former l'élément de butée de détente, forme également, au niveau de sa partie supérieure, le bouchon du dispositif d'obturateur.

Le caractère monobloc de la pièce de centrage permet de réduire la hauteur du bouchon par rapport à la hauteur d'un bouchon tel que celui décrit par exemple dans la demande de brevet français n" 94 04 026, tout en évitant une déformation des pièces même lorsque des efforts importants sont encaissés. I1 est ainsi possible d'utiliser plusieurs types différents de matériaux tels que de l'acier, de l'aluminium, de la résine ou des matières plastiques.

Cette diminution de la hauteur du bouchon, typiquement de l'ordre de 10% par rapport à celle du bouchon décrit dans la demande de brevet français n" 94 04 026, permet de reporter cette longueur gagnée sur la partie inférieure de la pièce monobloc et donc sur la longueur de l'orifice de guidage de l'embase de guidage. On obtient donc, pour un encombrement global identique du dispositif d'obturateur, un palier de guidage plus important de la tige, ce qui minimise le risque d'oscillations de cette dernière et donc minimise des causes de bruits et de vibrations gênantes.

Par ailleurs, il a été observé que le caractère monobloc de la pièce de centrage dont la partie supérieure recouvre partiellement et à distance, la face supérieure de l'embase de guidage pour loger le joint d'étanchéité, supprime quasiment le risque de fuite d'huile entre le joint d'étanchéité et la paroi interne de cette pièce monobloc.

L'embase de guidage s'entend, au sens de la présente invention, comme étant un élément pouvant être soit monobloc soit constitué de plusieurs pièces.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la face latérale interne de la partie supérieure de la pièce de centrage, limitant ledit logement, comporte au moins une première paroi cylindrique coaxiale avec la paroi de la partie inférieure définissant l'évidement cylindrique. Le diamètre de ladite première paroi est inférieur au diamètre de ladite paroi définissant l'évidement annulaire, ces deux parois définissant un épaulement pour l'embase de guidage.

Plus particulièrement lorsque le joint d'étanchéité est en deux parties, la face latérale interne de la partie supérieure de la pièce de centrage comporte avantageusement une deuxième paroi cylindique coaxiale avec la première paroi, le diamètre de cette deuxième paroi étant inférieur au diamètre de la première paroi. Ces deux parois définissent un premier épaulement pour le joint d'étanchéité tandis que la deuxième paroi définit avec la paroi interne de l'orifice supérieur, un deuxième épaulement pour le joint d'étanchéité.

Ces décrochements contribuent à écarter le risque de fuite d'huile entre le joint d'étanchéité et la paroi interne de la partie supérieure de la pièce monobloc de centrage.

L'embase de guidage, le joint d'étanchéité et la pièce de centrage forment avantageusement, lorsqu'ils sont assemblés ensemble, une pièce monobloc prête à être installée telle quelle dans le tube de l'amortisseur.

A cet effet, l'embase de guidage peut être avantageusement aisément fixée, par un emmanchement à force, dans l'évidement cylindrique de la pièce de centrage, ou par tout autre moyen approprié au type de matériau utilisé, comme par exemple le soudage ou le collage
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation, nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 illustre de façon schématique la coupe longitudinale d'un tube d'un amortisseur hydraulique monotube pressurisé équipé d'un dispositif d'obturation de l'art antérieur,
- la figure 2 illustre une coupe longitudinale d'un dispositif d'obturation selon l'invention, et
- la figure 3 illustre une variante particulière de fixation du dispositif selon l'invention dans le tube.

Tel qu'illustré sur la figure 1, l'amortisseur hydraulique pressurisé monotube comprend un tube 1 fixé à son extrémité inférieure par un oeillet 2. Un piston séparateur gaz/liquide 3, monté libre à coulissement dans la partie inférieure du tube 1, est muni d'un joint torique d'étanchéité 4 et sépare le tube en deux compartiments fermés. Le compartiment inférieur 5 contient un gaz sous pression et le compartiment supérieur 6 est rempli d'un liquide qui est en général une huile incompressible. Un second piston 7 est fixé à l'extrémité inférieure d'une tige 8 dont le déplacement dans le tube est guidé par un dispositif d'obturation 9 fixé à la partie supérieure du tube 1.

L'extrémité supérieure de la tige 8 du piston 7 est rendue solidaire d'un goujon de fixation. L'amortisseur peut être complété par un protecteur 11 sous forme générale tubulaire rendu solidaire de la partie supérieure de la tige 8 et venant coiffer la partie supérieure du tube 1. Pour assurer le fonctionnement de l'amortisseur, le piston 7 présente des passages permanents 12 pour l'huile de l'amortisseur. Ces passages permanents coopèrent avec un clapet flottant 13 pour définir de part et d'autre du piston 7 deux chambres hydrauliquement actives.

Le dispositif d'obturation 9, dans sa conception classique, comprend un joint d'étanchéité, un élément de butée de détente réalisé à partir d'un flasque métallique et, dans sa partie supérieure, un bouchon-guide contre la face inférieure duquel est appliqué le joint d'étanchéité. Ce dernier est plaqué par la pression d'huile et maintenu en place par l'élément de butée de détente. L'ensemble est fixé à l'intérieur du tube à sa partie supérieure par un circlips 10. Etant donné que le joint d'étanchéité empêche l'huile de l'amortisseur de pénétrer dans les surfaces de contact entre le bouchon et la tige, il n'existe pratiquement pas de lubrification sur ces surfaces de contact.

En d'autres termes, ce dispositif d'obturation comporte un guide centreur non lubrifié. Le fonctionnement répété de l'amortisseur entraîne alors l'usure par friction des surfaces de contact entre la tige métallique et le bouchon-guide qui est lui-même souvent métallique.

De plus, lorsque l'amortisseur subit des contraintes non strictement axiales, il se produit un choc contre le bouchon-guide et la tige en flexion, ce qui peut causer des bruits, source de gêne au conducteur du véhicule équipé de cet amortisseur.

Tel qu'illustré sur la figure 2, le dispositif d'obturation 109 selon l'invention comporte essentiellement trois pièces, qui lorsqu'elles sont assemblées ensemble, forment une pièce monobloc prête à être fixée telle quelle dans le tube 1 de l'amortisseur.

L'un des éléments de ce dispositif 109 consiste en une embase de guidage cylindrique 150 formée ici d'une seule pièce et possédant un orifice interne de guidage de la tige 8 du piston, délimité par la paroi interne 152 de cette embase de guidage. Le diamètre de l'orifice de guidage 152 est très légèrement supérieur au diamètre de la tige 8 du piston, de façon à pouvoir guider le mouvement axial de ce dernier. Dans la pratique, le diamètre de l'orifice de guidage 152 de l'embase de guidage est supérieur au diamètre de la tige du piston de quelques centièmes de millimètres, de préférence en dessous de trois dixièmes de millimètre de façon à permettre un bon guidage du mouvement de la tige. Cette différence de diamètre est suffisante pour permettre la présence permanente d'un film d'huile entre l'embase de guidage 150 et la tige 8.En effet cette embase de guidage est entièrement baignée dans l'huile de l'amortisseur, et les surfaces de guidage entre l'embase de guidage 150 et la tige 8 sont constamment alimentées en huile d'une part par capillarité et d'autre part par le mouvement axial de la tige qui ramène de l'huile dans cet espace de guidage. Le film d'huile présent sur les surface de guidage permet de réduire l'usure des pièces mais également de réduire l'échauffement thermique de ces dernières.

L'embase de guidage lubrifiée 150 comporte également une gorge annulaire 141 qui présente une section sensiblement trapézoïdale ou en V évasé vers son ouverture. Au fond de la gorge annulaire débouche une ou plusieurs perforations axiales 140 traversant l'embase 150 et réparties de façon régulière le long de la gorge annulaire 141. Cette gorge annulaire définit ainsi un volume de détente pour l'huile entre le joint d'étanchéité 180, 181 et l'embase de guidage 150, ce volume de détente communiquant avec l'intérieur du tube au travers des perforations 140.

Un autre élément essentiel du dispositif d'obturation 109 consiste en une pièce monobloc de centrage 120.

Cette pièce de centrage monobloc 120 comporte une partie inférieure 121 dont la paroi cylindrique interne 124 définit un évidement annulaire. Le diamètre de la paroi latérale périphérique 153 de l'embase de guidage est légèrement supérieur au diamètre de la paroi interne 124 de la partie inférieure 121 de la pièce de centrage 120, de façon que l'embase de guidage 150 puisse être avantageusement emmanchée à force dans l'évidement annulaire défini par la pièce de centrage 120.

La partie inférieure 121 de cette pièce de centrage se prolonge dans la direction axiale (c'est-à-dire parallèlement à la tige) vers le haut de la figure 2 et dans la direction radiale (c'est-à-dire en direction de la tige 8 du piston) par une partie supérieure 122. Plus précisémment, la face latérale interne de la partie supérieure 122 de la pièce de centrage 120 comporte une première paroi cylindrique 127 coaxiale avec la paroi cylindrique 124 de la partie inférieure. Le diamètre de cette paroi cylindrique 127 est inférieur au diamètre de la paroi 124. Ces deux parois définissent un épaulement 134 pour l'embase de guidage 150, ce qui constitue avantageusement une butée mécanique lors de l'introduction de l'embase de guidage dans l'évidement.

La paroi annulaire 127 se prolonge d'équerre, en direction de la tige du piston, par une paroi annulaire 128 elle-même prolongée d'équerre dans la direction axiale par une deuxième paroi cylindrique 129 coaxiale avec la première paroi cylindrique 127.

La deuxième paroi cylindrique 129 se prolonge d'équerre en direction de la tige du piston par une autre paroi horizontale annulaire 130 elle-même prolongée d'équerre par une paroi cylindrique supérieure 131 définissant un orifice supérieur dont le diamètre est supérieur au diamètre de l'orifice de guidage 152. En pratique, le diamètre de l'orifice supérieur 131 est supérieur au diamètre de la tige 8 de quelques dixièmes de millimètres, de préférence inférieur à 1 mm.

La face interne de la partie supérieure de la pièce de centrage 120 délimite avec la face supérieure de l'embase de guidage 150 un logement 170 dans lequel est logé un joint d'étanchéité composé ici de deux parties assemblées concentriques, à savoir une partie statique 180 sous forme d'une rondelle, et une partie dynamique 181 également annulaire et centrée par rapport à la partie statique 180. Le volume de détente 141 permet de réaliser une équipression entre l'huile située entre l'embase de guidage et le joint d'étanchéité et celle contenue dans le tube 1. On évite ainsi une surpression au niveau de la partie dynamique du joint d'étanchéité pouvant provoquer une fuite de l'huile vers l'extérieur.

Les parois annulaires 128 et 130, délimitées par les parois 127, 129 et 131, forment ensemble deux épaulements pour le joint d'étanchéité.

I1 convient de noter ici que la pièce monobloc de centrage 120 assure simultanément le centrage dans le tube, de l'embase de guidage et de la tige du piston, ainsi que le centrage du joint d'étanchéité. Par ailleurs, cette pièce monobloc assure, par sa partie supérieure, la fonction de bouchon et la face inférieure 123 de cette pièce monobloc forme avec la face inférieure 151 de l'embase de guidage l'élément de butée de détente.

Les divers décrochements de la face interne de la partie supérieure de la pièce de centrage écartent quasiment le risque d'une fuite d'huile vers l'extérieur.

Afin d'éviter l'introduction de particules polluantes, de poussière ou de sable, dans le jeu radial J existant entre la tige 8 et la paroi interne 131 définissant l'orifice supérieur, le dispositif d'obturation selon l'invention comprend de préférence des moyens de raclage autour de la tige 8. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2 le racleur annulaire 160 est en matière plastique et fixé dans un logement, ou gorge, 132 de la partie supérieure de la pièce monobloc de centrage 120. Pour améliorer l'étanchéité entre le dispositif d'obturation et le tube de l'amortisseur on peut prévoir une gorge périphérique d'étanchéité 126 dans laquelle est logé un joint torique 12 en caoutchouc, comprimé radialement dans la gorge 126 par la paroi intérieure du tube 1.

Le dispositif d'obturation 109 peut être fixé de différentes façons dans le tube de l'amortisseur. I1 est ainsi possible de prévoir une fixation par circlips, ou bien, comme illustré sur la figure 2 par la référence 100, un sertissage sur la paroi périphérique externe 125 de la pièce de centrage 120. On peut encore prévoir (figure 3) de loger le joint torique 12 dans un décrochement annulaire rentrant de coin (190) ménagé dans le coin supérieur externe de la partie supérieure 122 de la pièce 120. Le dispositif est alors maintenu dans le tube d'une part par un rabat 191 de la paroi de ce dernier sur la face supérieure de la partie supérieure 122, en comprimant le joint, et d'autre part par un sertissage 200 du tube situé sous le dispositif. Une telle variante évite tout usinage de gorge dans la paroi externe du dispositif, et permet un travail des pièces du dispositif uniquement en compression, donc favorise l'utilisation de pièces plastiques.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'obturation d'un tube d'amortisseur hydraulique, en particulier de type monotube pressurisé, caractérisé par le fait qu'il comprend une embase de guidage cylindrique (150) possédant un orifice (152) de guidage de la tige (8) de l'amortisseur, une pièce monobloc de centrage (120) comportant une partie inférieure (121) définissant un évidement cylindrique interne (124) dans lequel est fixée ladite embase de guidage (150), et une partie supérieure (122) prolongeant ladite partie inférieure (121) selon une direction axiale et une direction radiale et possédant un orifice supérieur (131), coaxial avec l'orifice de guidage (152), et dont le diamètre est supérieur au diamètre de l'orifice de guidage, ladite partie supérieure (122) de la pièce monobloc de centrage (120) formant avec l'embase de guidage (150) un logement (170) contenant au moins un joint d'étanchéité (180, 181).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la face latérale interne de la partie supérieure (122) de la pièce de centrage, limitant ledit logement (170), comporte au moins une première paroi cylindrique (127) coaxiale avec la paroi (124) de la partie inférieure définissant l'évidement cylindrique, le diamètre de ladite première paroi étant inférieur au diamètre de ladite paroi définissant l'évidement cylindrique, ces deux parois (127, 124) définissant un épaulement (134) pour embase de guidage (150).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite face latérale interne de la partie supérieure de la pièce de centrage comporte une deuxième paroi cylindrique (129) coaxiale avec la première paroi (127), le diamètre de ladite deuxième paroi étant inférieur au diamètre de ladite première paroi, ces deux parois (129, 127) définissant un premier épaulement (128) pour le joint d'étanchéité tandis que ladite deuxième paroi (129) définit avec la paroi interne (131) de l'orifice supérieur, un deuxième épaulement (130) pour le joint d'étanchéité.

4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que embase de guidage (150), le joint d'étanchéité (180, 181) et la pièce de centrage (120) forment, assemblés ensemble, une pièce monobloc.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'embase de guidage (150) est fixée emmanchée à force dans l'évidement cylindrique (124) de la pièce de centrage (120).

6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un racleur (160) disposé dans une gorge de la partie supérieure (122) de la pièce de centrage (120).

7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la partie supérieure (122) de la pièce de centrage (120) comporte un décrochement annulaire rentrant de coin pour loger un joint torique d'étanchéité (12).