Brevet FR2260004A1 — publié le 19750829

L'invention concerne une pompe hydraulique à pistons comportant au moins un piston de pompage diposé dans un alésage cylindrique du corps de pompe en formant une chambre de travail reliée au côté refoulement par l'intermédiaire d'une soupape chargée par un ressort, ce piston étant mis en mouvement alternatif par une commande d'entraînement. I1 est connu que les pompes à piston ont tendance à produire un niveau sonore très élevé à haute pression et pour des vitesses de rotation élevées. Cela est ressenti comme très gênant, surtout pour les applications sur les véhicules automobiles. On considère que la cause de la production de ces bruits est due aux chocs de pression qui ont lieu dans les pompes comportant un nombre fini de pistons, ces chocs mettant les éléments de la pompe en vibration. Pour éliminer ces bruits dès leur point d'origine on a déjà cherché de multiples solutions. Ainsi, suivant l'une de ces solutions, il est connu de réaliser l'alésage cylindrique dans lequel est formée la chambre de travail du piston de pompage au moyen d'une chemise cy'lindrique qui est encastrée dans un bloc en caoutchouc assemblé rigidement avec le corps de pompe. Ainsi, lors de l'accroissement de la pression dans la chambre de travail pendant la course de refoulement du piston, le cylindre doit pouvoir céder dans le sens du mouvement du piston en raison de l'élasticité du caoutchouc. Il en résulte que l'accroissement de pression a lieu plus lentement. Cela a cependant pour inconvénient que la construction de base du piston de pompage doit être modifiée de façon importante ; il en résulte que cette solution conduit à une augmentation importante des dimensions constructives. En outre,pour obtenir un amortissement effectif de l'accroisse- ment de pression, le caoutchouc doit être constitué par une matière très souple. Par suite de la plus grande capacité de travail, il se produit un plus grand dégagement de chaleur, ce qui agit défavorablement sur la tenue des organes, notamment de ltassemblage rigide entre le métal et le caoutchouc. Le rendement de la pompe est aussi considérablement réduit par les solutions proposées. En particulier, la capacité de refoulement aux vitesses de rotation élevées est réduite car la course utile du piston de pompage est dimi nuée par le mouvement d'effacement de la chemise cylindrique. L'invention a pour but de créer, en évitant les inconvénients ci-dessus, un dispositif pour amortir les chocs de pression dans une pompe à pistons du type décrit dans le préambule, ce dispositif étant de fabrication simple et avantageuse sans que l'on ait à modifier notablement la construction de base du piston de pompage. Ce dispositif doit, en outre, être peu sensible à l'usure. L'invention concerne à cet effet une pompe du type ci-dessus caractérisée en ce que le côté refoulement de chaque soupape est raccordé à un volume permettant, dans le cas d'une disposition à plusieurs soupapes, de relier les côtés refoulement de toutes les soupapes entre eux ainsi qu'à un conduit de refoulement, l'une des parois de ce volume pouvant céder élastiquement. Un mode de réalisation de l'invention est caractérisé en ce que le volume est formé par une rainure annulaire et par un anneau servant de paroi élastique, présentant, au moins en partie, une paroi mince et-fermant la rainure annulaire de façon étanche vis-à-vis de l'extérieur. On obtient ainsi, de façon avantageuse, une disposition pouvant être mise en pratique1 en ne procédant qu'à de faibles modifications, sur une pompe à pistons radiaux équipée de plusieurs pistons et d'un conduit annulaire. La place nécessaire pour une telle pompe n'est que très peu modifiée. Un autre mode de réalisation de l'invention est caractérisé en ce que la rainure annulaire est disposée sur le côté intérieur de l'anneau. Avec cette réalisation on a la possibilité de procéder uniquement sur l'anneau au façonnage nécessaire pour matérialiser le volume et la paroi élastique, ce qui présente des avantages particuliers au point de vue de la technique de fabrication. I1 est malgré tout possible d'avoir un assemblage sûr et étanche entre les bords de forme invariable de l'anneau et le corps de pompe. En outre, une réalisation avantageuse de l'invention est caractérisée en ce que le volume est formé par la déformation de la paroi élastique. Une autre réalisation correspondante consiste en ce que la paroi élastique est constituée par un anneau souple et élastique dont les bords sont assemblés de façon étanche avec le corps de la pompe à pistons et dont le côté situé à l'opposé du volume est soumis à l'action d'un milieu élastique sous pression. Un mode de réalisation avantageux est caractérise en ce que le milieu est constitué par un gaz enfermé dans un espace annulaire formé par un corps annulaire entourant l'anneau et le fixant sur le corps de pompe. On peut ainsi utiliser une matière aisément déformable et cédant plus fortement L'échauffement est réduit en raison de la grande surface annulaire du corps annulaire qui assure la transmission de la chaleur dans ltambiance. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant trois exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure I représente un premier exemple -de réalisation de l'invention avec une rainure annulaire disposée dans le corps de pompe - la figure 2 représente un second exemple de réalisation de l'invention avec une rainure annulaire disposée sur le côté intérieur de l'anneau - la figure 3 représente un troisième exemple de réalisation avec un anneau fortement élastique et souple et un coussin de gaz soutenant cet anneau - la figure 4 est une vue en coupe par tielle de l'exemple de réalisation de la figure 3 suivant la ligne- IV-IV. Un piston de pompage 3 est disposé dans un alésage cylindrique 2 du corps l d'une pompe hydraulique à pistons. Dans les exemples de réalisation décrits dans la suite, qui se rapportent à des pompes à pistons radiaux, il est de préférence prévu deux pistons de pompage 3 de ce type et deux alésages cylindriques 2 qui sont disposés sui vanjt un diamètre de la pompe à pistons radiaux. Sur les figures on n'a dessiné à chaque fois qu'un seul de ces pistons. Un arbre d'entraînement 5 est disposé dans la partie axiale du corps pour assurer la commande d'entraitement de ces pistons 3. L'extrémité de l'arbre 5 est réalisée sous forme de tourillon d'entraînement excentré 6 sur lequel est guidée une bague de glissement 8 avec inter position d'un coussinet 7 Les pistons 3 sont appliqués sur cette bague de glissement par la force d'un ressort 10 et effectuent un mouvement alternatif opposé ltrs de la rotation de l'arbre d'entraînement 5 par suite de l'excentricité du tourillon d'entraînement 6. L'arbre d'entraînement 5 tourne dans un roulement à billes Il monté dans un couvercle 12 du corps l. Le roulement à billes il est maintenu axialement par deux bagues d'arrêt 13.L'étanchéité de la cavité intérieure de la pompe est assurée à la sortie de l'arbre d'-entraînement 5 au moyen d'un joint d'étanchéité radial 14 disposé dans le couvercle 12 et au moyen d'un joint d'étanchéité annulaire 15 introduit dans une rainure annulaire à l'appui du couvercle 12 sur le corps 1. Le couvercle est assemblé avec le corps par plusieurs vis 16. Pour recevoir les ressorts 10, les pistons de pompage 3 comportent un perçage borgne 17 dans lequel débouchent des perçages radiaux 18. Le ressort qui s'appuie d'un côté- sur le fond du perçage borgne 17, trouve son appui opposé sur une plaque 20 qui ferme de façon étanche l'alésage cylindrique en direction axiale. La plaque 20 est disposée dans un perçage 22 qui se raccorde à l'alésage cylindrique 2, cette plaque étant maintenue par un élément fileté 23 en forme de bouchon. Cet élément fileté est vissé dans un filetage 24 de la partie supérieure du filetage 22 et présente sur son fond situé à l'opposé de la-plaque 20 -des lumières 25 qui débouchent dans une rainure annulaire 26. La plaque 20 comporte un passage axial 28 pouvant être fermé par une plaque d'étanchéité 29 sous l'action d'un ressort 30 qui pousse la plaque d'étanchéité. Le ressort 30 s'appuie sur le fond de l'élément fileté en forme de pot 23 et est maintenu dans sa position par une butée conique 31 disposée sur le fond de l'élément fileté en forme de pot et destinée à la plaque d'étanchéité 29. Il est avantageux que sur les côtés prévus pour l'étanchéité, la plaque 20 soit recouverte d'une matière d'étanchéité souple correspondante. Conjointement avec un anneau 33 qui entoure l'ensemble du corps de pompe, la rainure annulaire 26 constitue un volume annulaire pouvant, après séparation de la plaque d'étanchéité 29 et de la plaque 20, relier toutes les chambres de travail 35 formées par les pistons 3 dans les alésages cylindriques 2. En meme temps, un conduit de refoulement 37 part du volume 26 et va vers un appareil d'-utilisa- tion non représenté en passant par un perçage 36. L'anneau 33 est engagé sur une portée cylindrique 34 du corps l et est maintenu axialement à cet emplacement par un collet 38 et le couvercle 12.Pour assurer l'étanchéité du volume 26, il est prévu deux bagues d'étanchéité 39 introduite dans des rainures annulaires du corps l. Les bagues 39 reposent sur des bords épaissis 40 de l'anneau 33 qui est par ailleurs de réalisation mince. Au moyen de ces bords 40 on peut garantir une bonne étanchéité du volume 26, malgre l'élasticité élevée et la grande déformabilité de l'anneau 33. Tant que le piston 3 est dans sa position inférieure extrême, la chambre de travail 35 de l'alésage cylindrique 2 est alimentée en liquide hydraulique par l'intermédiaire des perçages radiaux 18. Dans cette, position du piston, le liquide peut arriver paf un perçage d'amenée 43 et un conduit annulaire 42. Au début de la course du piston, celui-ci plonge davantage dans l'alésage cylindrique 2, ce qui ferme lesperçages radiaux 18. Après cette course de début commence la course de refoulement du piston qui, en réduisant le volume de la chambre de travail 35, refoule maintenant le liquide, par le passage 28 et les lumières 25, dans le volume annulaire 26. La plaque d'étanchéité 29, qui forme une soupape 32 conjointement avec la plaque 20 est alors séparée de son siège en opposition à la force du ressort 30. A la fin de la course de refoulement, lorsque le piston 3 atteint son point mort supérieur, la plaque d'étanchéité 29 ferme le passage 28, tandis que le piston 3', ensuivant le mouvement du tourillon d'entraînement 6 est rappelé par le ressort 10. Après ouverture des perçages radiaux 18, la chambre de travail 35 est à nouveau remplie de liquide. Avec cette construction, les chocs de pression qui se produisent lors de la course de refoulement du piston 3, après la fermeture des perçages radiaux 18 sont amortis parce que l'anneau 33 se déforme élastiquement vers l'extérieur à l'instant de l'augmentation de pression, le volume annulaire 26 étant ainsi augmenté. Lorsque la pression diminue, la déformation a lieu en sens inverse et le volume est réduit. Les pointes de pression, qui mettent en vibration le corps de pompe et les conduites qui y sont rac cordées en produisant les bruits que l'on cherche à éviter, sont égalisées par cet effet d'accumulation. Les bruits sont ainsi réduits. Avec cette réalisation, la construction de base de la pompe à piston radiaux considérée n'est modififée que de façon peu importante.L'anneau 33 peut être fabriqué dans, des conditions très favorables et garantit, bien qu'il présente en partie une paroi mince, une bonne étanchéité du côté refoulement vis-à-vis de l'extérieur. Cela est encore favorisé par la forme annulaire de cet élément qui provoque une égalisation parfaite de la pression. La figure 2 représente une pompe à pistons radiaux qui est construite de la même manière et fonctionne comme celle de la figure 1. Dans ce cas, la seule différence est que la rainure annulaire qui forme le volume annulaire 26 n'est pas disposée dans le corps de pompe, mais sur le côté intérieur de l'anneau 33t. Au moyen de cette rainure annulaire, l'anneau 33' présente dans sa partie médiane une paroi suffisamment mince pour que son élasticité convienne pour amortir les chocs de pression. En outre, les bords 40' de l'anneau 33' sont suffisamment robustes pour garantir un contact étanche avec les bagues d'étanchéité 39 en cas de déformation. Cette réalisation peut être fabriquée dans des conditions favorables car on peut économiser une opération pour pratiquer une rainure annulaire formant le volume annulaire 26 ou pour réaliser une partie d'épaisseur réduite de l'anneau 33. L'élasticité de l'anneau 33 est limitée par sa résistance. Pour obtenir une action d'amortissement encore meilleure, ltaxmeau 33but peut, conformément à l'exemple de réalisation suivant la figure 3, être en matière souple et élastique, par exemple en caoutchouc. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 3, l'anneau 3311 assure chéité vis-à-vis de l'extérieur et remplace en même temps les bagues d'étanchéité 39 de l'exemple de réalisation de la figure l par ses bourrelets de bordure 44 insérés dans deux rainures annulaires 43 du corps de pompe i. L'anneau 33 est maintenu dans les rai nures annulaires 43 par un corps annulaire 48. Le corps an annulaire 48 a une section semi-circulaire et fornseun espace annulaire 49 avec l'anneau 33sot . Ce corps annulaire 48 eslt engagé pour cela sur une portée cylindrique 34" et est maintenu axialement à cet emplacement -par un collet 38" et par le couvercle 12. L'étanchéité de l'espace annulaire 49 est assurée par le contact de l'anneau 3311 avec le corps annulaire 48. Dans cet exemple de réalisation, il n1 est pas prévu de rainure annulaire entre l'anneau 3311 et le corps de pompe l, de telle sorte qu'à ltétat détendu l'anneau- 33" repose de façon étanche sur le corps de pompe. Cela est visible, pour l'exemple de réalisation de la figure 3, sur la coupe partielle de la figure 4 effectuée suivant la ligne IV-TV. Ce n'est que par la course de refoulement du piston que l'anneau 33" est déformé, de telle sorte qu'il se forme un volume annulaire pour relier les côtés refoulement des soupapes 32 formées par la plaque d'étanchéité 29 et la plaque 20. De façon similairé, le conduit de refoulement 37 est relié aux côtés refoulement des soupapes 32 par le perçage 36. Pour régler la déformabilité de l'anneau 33n, l'espace annulaire 49 est rempli-avec un milieu élastique sous pression, avantageusement constitué par un gaz. Pour protéger en outre l'anneau 33tut, par exemple en canutchouc, contre les dommages dans ses zones d'nappai à la sortie des perçages 22 et 36, une rondelle 50 en matière résistante à l'usine est insérée dans l'anneau 3311 en face de ces perçages. On peut, par exemple, souder à cet emplacement, avec la membrane, une rondelle en tôle métallique Les solutions décrites précédemment peuvent être mises en application avantageusement sur des pompes à pistons radiaux comportant plusieurs pistons. Bien entendu, on pourrait aussi obtenir le même amortissement de bruit pour des pistons de pompage individuels dans lesquels le côté refoulement de la soupape fermant la chambre de travail débouche dans un volume dont une paroi est réalisée sous forme de membrane élastique. Les volumes affectés aux soupapes individuelles peuvent alors être reliés par un conduit et avec le côté refoulement. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Pompe hydraulique à pistons comportant au moins un piston de pompage disposé dans un alésage cylindrique du corps de pompe en formant une chambre de travail reliée au côté refoulement par l'intermédiaire d'une soupape chargée par un ressort, ce piston étant mis en mouvement alternatif par une commande d'entraînement, pompe caractérisée en ce que le côté refoulement de chaque soupape (32) est raccordé à un volume (26) permettant, dans le cas d'une disposition à plusieurs soupapes, de relier les côtés refoulement de toutes les soupapes entre eux, ainsi qu'à un conduit de refoulement (37), l'une des parois (33, 33', 33" > 33") de ce volume pouvant céder élastiquement. 20) Pompe hydraulique à pistons suivant la revendication l, caractérisée en ce que le volume (26) est formé par une rainure annulaire et par un anneau (33, 33' ) servant de paroi élastique, présentant, au moins en partie, une paroi mince et fermant la rainure annulaire de façon étanche vis-à-vis de l'extérieur. 30) Pompe hydraulique à pistons suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la rainure annulaire (26) est disposée sur le côté intérieur de l'anneau (33'). 40) Pompe hydraulique à pistons suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'anneau comporte des bords épaissis (40, 40'). 5 ) Pompe hydraulique à pistons suivant la revendication l, caractérisée en ce que le volume est formé par la déformation de la paroi élastique. 60) Pompe hydraulique à pistons suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la paroi élastique est constituée par un anneau souple et élastique (33") dont les bords (44) sont assemblés de façon étanche avec le corps (1) de la pompe à pistons et dont le côté situé à l'opposé du volume (26) est soumis à l'action d'un milieu sous pression. 70) Pompe hydraulique à pistons suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le milieu est constitué par un gaz enfermé dans un espace annulaire (49) formé par un corps annulaire (48) entourant l'anneau (33") et le fixant sur le corps (i) de la pompe. 80) Pompe hydraulique à pistons suivant la revendication 7, caractérisée en ce que l'anneau souple et élastique (33") comporte, pour assurer un assemblage étanche avec le corps (l) de lapompe, des bourrelets de bordure (44) insérés chaque fois dans une rainure annulaire (43). 90) Pompe hydraulique à pistons suivant la revendication 7, caractérisée en ce qu'unie rondelle (50) résistante à l'usure est assemblée avec l'anneau souple et élastique en face des soupapes (32) et de la sortie du conduit de refoulement (37).