FR2861823A1

FR2861823A1 - OSCILLATION DAMPER COMPRISING A SEPARATION PISTON

Info

Publication number: FR2861823A1
Application number: FR0411434A
Authority: FR
Inventors: Peter Wirth
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2005-05-06
Anticipated expiration: 2024-10-27
Also published as: DE10350431B3; FR2861823B1

Abstract

L'invention concerne une unité à piston-et-cylindre (1) comportant une chambre de travail (11b) 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 (11b) 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 (11b, 15).L'invention est caractérisée en ce que le joint (37) est réalisé sous forme de racleur.The invention relates to a piston-and-cylinder unit (1) comprising a working chamber (11b) filled with a fluid inside a cylinder, in which an axially movable separating piston (13) is arranged. separating the working chamber (11b) from another fluid-filled chamber (15), the separation piston (13) comprising at least two seals (33, 37) and a compartment (41) which is in turn connected to a working chamber (11b, 15) .The invention is characterized in that the seal (37) is in the form of a scraper.

Description

2861823 12861823 1

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. The invention relates to a piston-and-cylinder unit, comprising a working chamber filled with a fluid inside a cylinder in which is arranged an axially movable separating piston which separates the working chamber from a another chamber filled with a fluid, the separation piston comprising at least two seals and a compartment which is connected in turn to a working chamber.

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. Inside a piston-and-cylinder unit, dirt appears during the operating time, which is collected among others on a separation piston. The separation piston has the function of reliably separating a hydraulic fluid, for example oil, vis-à-vis a gaseous fluid in a compensation chamber, and this throughout the lifetime. An example of a conventional application is the single tube oscillation damper. Despite careful cleaning of the individual parts of the piston-and-cylinder unit and filtering of the hydraulic fluid, fouling occurs, for example due to abrasion between two moving parts relative to each other. the other.

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. On the separation piston is arranged a seal which fulfills the function of sealing. Due to dirt collecting on the separation piston, this seal can be destroyed in the long term. A first step could be to further increase the filtering for the hydraulic fluid, but then the filtering system must be cleaned at shorter and shorter intervals, which causes additional costs. The filtering rate is therefore limited to practical prerequisites.

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. DE 197 56 443 C 1 discloses a separation piston with several seals, the seals coming into contact with the hydraulic fluid. Between the seals is arranged a compartment which is connected to a working chamber of the oscillation damper, this compartment serving to compensate for the volume to mitigate pressure peaks within the oscillation damper. This problem of dirt is thus neither solved nor only influenced.

2861823 2 L'objectif sous-jacent à la présente invention est d'augmenter la durée de vie d'un piston de séparation. The object underlying the present invention is to increase the service life of a separation piston.

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. According to the invention, the object is achieved because the seal is in the form of a scraper. The scraper has a preferential direction of work that is directed towards the working chamber. However, two scrapers can also be used for the two working directions of the separation piston.

On prévoit qu'un compartiment soit agencé en amont du joint d'étanchéité, qui reçoit les saletés provenant de la chambre de travail. It is expected that a compartment is arranged upstream of the seal, which receives the dirt from the working chamber.

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. The compartment receives dirt which can not then return out of the compartment into the working room. Judiciously, the compartment is made with an undercut that represents a labyrinth and makes it difficult to return dirt in the working room.

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. According to another structural development, the seal has an evacuation surface for dirt towards the compartment. Thus, a directed evacuation of dirt is obtained, so that the scraper always keeps a free cutting edge.

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. One possibility for a targeted disposal of dirt towards the compartment is to arrange the seal obliquely to a wall of the cylinder defining the working chamber.

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. The seal must be sufficiently durable in the long run, but only have limited frictional force on the separation piston. Therefore, the seal is formed by a film, the film being applicable to the retraction or projection separation piston.

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. 2861823 3 To avoid being rinsed by the fluid in the working chamber, the compartment must have a flow connection that fulfills this function with as simple a means as possible. Therefore, the flow connection between the working chamber and the compartment is formed by an annular bar of the separation piston and by the inner wall of the cylinder.

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. To provide the separating piston which is preferably formed by an injected piece of plastic material, preferably without undercutting with respect to the realization in space, the separation piston is designed in several pieces, a piece fulfilling the function of separation between the two working chambers and a second part delimiting the compartment.

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. Particularly when the working chamber is subjected to pressure prestressing, it is possible to omit connecting elements between the two parts of the separation piston, and for the assembly, but also during operation, it is advisable that the second part the separation piston is centered radially on the first part.

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. The invention will be explained in more detail with reference to the following description of the figures, in which: Figure 1 shows a piston-and-cylinder unit in the structural form of a single tube oscillator; and FIGS. 2 to 4 show variants of the separation piston with respect to that of FIG. 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. FIG. 1 shows, by way of example, a piston-and-cylinder unit constructed as a single-tube oscillation damper. Basically, the invention can also be applied in other piston-and-cylinder units, for example in gas springs or the like.

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. The single-tube oscillating damper 1 consists essentially of a cylinder 3 in which a piston 5 is arranged in axial displacement on a piston rod 7. On the outlet side of the piston rod 7, a guide of piston rod 9 closes a working chamber 11 filled with a damping fluid and separated by a separation piston 13 vis-à-vis a gas chamber 15 which has the end side a bottom 17 with an eyelet 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. During a movement of the piston rod, the damping fluid is discharged through damping valves 21 into the piston 5. A piston ring 23 which covers a peripheral surface 25 of the piston 5 prevents lateral passage to side of the 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. FIG. 2 illustrates in detail a separation piston 13 for an oscillation damper according to FIG. 1. The pot-shaped separation piston has a bottom 27 in connection with a sleeve 29 which extends parallel to the wall 3. In this socket is provided an annular groove 31 for a first seal 33, this seal 33 being preferably formed by a single O-ring.

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. A second annular groove 35 for a second seal 37 is axially in the direction of the working chamber 1 lb, said seal being designed as a scraper. The second annular groove 35 has a lateral groove surface 39 which extends obliquely and against which the second seal 37 or the scraper bears, so that the seal 37 is arranged itself obliquely with respect to a wall of the cylinder 3 delimiting the working chamber. The second seal 37 should preferably be formed of a 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. At this annular groove 35 is connected an annular compartment 41 which is therefore disposed upstream of the first seal 33 and which receives the dirt from the working chamber 1 lb. The second seal 37 has, in addition to a sealing surface 43 bearing against the wall, a discharge surface 45 for dirt towards the compartment 41. The second seal 37 or the scraper has a The axial structural height is greater than the width of the second annular groove 35, so that the wiper 37 bears against the outer outlet of the lateral surface 47 of the compartment. A flow connection 49 is present between the working chamber 1b and the compartment 41, which is formed by an annular bar 51 of the separation piston and by the inner wall of the cylinder 3. Thus, an undercut 53 is obtained. which prevents rinsing of the compartment 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. During a deployment movement of the piston rod 7, the separation piston 13 moves towards the working chamber 1 lb in the ratio of the volume of the piston rod 7. In this case, the second seal 37 slides along the inner wall of the cylinder and carries dirt deposits into the compartment 41 of the separation piston.

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. Referring to Figure 3, we see that it may be advisable to provide a seal 55 in particular in the structural form of a scraper also for the other direction of movement, so in the direction of the compensation chamber 15 because dirt particles may also be present in the clearing chamber from, for example, the manufacturing process, which have not been removed even with great care.

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. In the embodiment of FIG. 4, the second seal 37 is arranged directly in the compartment 41, so that it has been possible to save the structural space for a second separate annular groove 35. Due to the operating pressure at inside the working chamber 1 lb, the second seal 37 is prestressed permanently on a lateral surface 47 of the compartment, which extends obliquely. In addition, it can be provided that the separation piston 13 is designed in several parts. A first piece 13a performs the function of separation between the two working chambers 11b; 15 or between the working chamber and the clearing house. A second part 13b delimits the compartment 41 for depositing dirt. The second piece may have a simple T-shaped cross section and bear axially against the first piece 13a. The operating pressures in the working chamber 1 lb and in the compensation chamber 15 ensure a permanent contact between the two parts 13a; 13b. In addition, the second part 13b of the separation piston may be centered radially on the first part 13a, so that during assembly, it is possible to ensure a starting position consistent with the operation.

Claims

7 Claims

Piston-and-cylinder unit (1) comprising a working chamber (1 lb) filled with a fluid inside a cylinder, in which is arranged an axially movable separating piston (13) which separates the working chamber (11b) of another chamber (15) filled with a fluid, the separation piston (13) comprising at least two seals (33, 37) and a compartment (41) which is connected in turn to a working chamber (11b, 15), characterized in that the seal (37) is designed as a scraper.

2. piston-and-cylinder unit according to claim 1, characterized in that the compartment (41) is arranged upstream of the seal (37) and receives the dirt from the working chamber (1lb).

Piston-and-cylinder unit according to Claim 1 or 2, characterized in that the seal (37) has a dirt discharge surface (45) towards the compartment (41).

Piston-and-cylinder unit according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the seal (37) is arranged obliquely with respect to a wall of the cylinder (3) delimiting the chamber of work (1lb).

5. Piston-and-cylinder unit according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the seal (37) is formed by a film.

Piston-and-cylinder unit according to one of Claims 1 to 5, characterized in that a flow connection (49) between the working chamber (1b) and the compartment (41) is formed by an annular bar (51) of the separation piston (13) and by the inner wall of the cylinder (3).

7. Piston-and-cylinder unit according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the separation piston (13) is designed in several parts, a part (13a) fulfilling the function of separation between the two working chambers (1 lb; 15) and a second part (13b) delimiting the compartment (41).

8. piston-and-cylinder unit according to claim 7, characterized in that the second part (13b) of the separation piston is centered radially on the first part (13a).