Brevet FR2353727A1 — publié le 19771230

ta présente invention est relative aux pompes hydrauliques destinées à assurer l'alimentation du ou des organe(s) de manoeuvre d'un dispositif de commande à fonctionnement hydraulique. Elle concerne notamment les pompes employées pour alimenter un dispositif d'assitance de direction pour véhicule. Les pompes utilisées pour une telle application doivent comporter à la fois un limiteur de pression et un limiteur de débit, ce dernier étant nécessaire pour obtenir une alimentation identique des organes de manoeuvre, quelle que soit la vitesse de la pompe elle-même entrainée par le moteur thermique du véhicule correspondant. En général, les pompes de ce genre sont des pompes à palettes. Cependant, c elles-ci ont pour principal inconvénient de démarrer difficilement à froid. Par ailleurs, les pompes actuellement proposées pour l'application particulière envisagée ci-dessus, sont relativement complexes. C'est pourquoi la présente invention a pour but de réaliser une pompe de grande simplicité de conception, capable de démarrer dans d'excellentes conditions. Cette pompe est également conçue de façon à associer, dans un même carter et sous un volume d'encombrement restreint, le corps même de la pompe avec un limiteur de pression et un limiteur de débit. A cet effet, il s'agit d'une pompe à engrenages dont le carter forme un réservoir de fluide et renferme également, du côté opposé au passage de l'arbre menant, le système limiteur de pression ainsi que le système limiteur de débit, ce dernier comportant un tiroir contrôlant un passage de by-pass entre le conduit de sortie et le réservoir, et qui est soumis d'une part à la pression de sortie et d'autre part à la pression régnant en aval d'un étranglement prévu à cet effet, dans le conduit de sortie. Dans une forme de réalisation avantageuse, la présente pompe est constituée par deux pièces complémentaires dont l'une est disposée du côté du passage de l'arbre menant des engrenages, tandis que l'autre, située du côté opposé, est contenue dans le carter formant réservoir, cette seconde pièce comportant les canaux d'entrée et de sortie de la pompe ainsi que les organes constitutifs de deux systèmes limiteur de débit et limiteur de pression. GrEce à l'agencement ainsi prévu, l'ensemble des organes constitutifs de la présente pompe se trouve réuni à l'intérieur d'un même carter sous un volume d'encombrement restreint. Ceci est dû notamment à la disposition du système limiteur de débit dans la partie du carter qui est opposée au passage de l'arbre menant de la pompe. Cependant, d'autres particularités et avantages de la pompe selon l'invention apparaitront au cours de la description suivante. Celle-ci est donnée en référence au dessin annexé à simple titre indicatif, et sur lequel La figure 1 est une vue en coupe de la présente pompe par un plan passant par les axes des deux engrenages de celle-ci tes figures 2 et 3 sont des vues en coupe selon les lignes II-II et III-III de la figure 1 La figure 4 est une vue partielle en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 1 tes figures 5 et 6 sont des vues schématiques correspondant à une vue en coupe selon la figure 4 et qui illustrent le mode de fonctionnement du système limiteur de débit. tes arbres la et lb des engrenages 2a et 2b de la présente pompe sont montés dans des paliers prévus dans deux cops complémentaires 3 et 4. A l'une de ses extrémités 5, l'un de ces arbres, en l'occurrence l'arbre la, fait saillie à l'extérieur à travers une ouverture ménagée dans le corps correspondant 3. Cet arbre constitue donc l'arbre menant des engrenages. Ceux-ci sont logés dans deux chambres 3a et 3b ménagées dans le corps 3. te corps 4 est enfermé à l'intérieur d'un carter 6 constituant un réservoir de fluide. te bord 7 de ce carter est centré sur la périphérie du corps 3, un joint d'étanchéité 8 étant prévu à cet endroit. A sa partie supérieure, le carter 6 comporte une cheminée 9 de remplissage, obturée par un bouchon amovible 10 qui peut avantageusement comporter une jauge de contrôle de niveau. Comme on peut le constater d'apr-ès la figure 1, l'une des faces du présent appareil est constituée par le corps 3 : il s'agit de la face de passage de l'arbre menant la de la pompe. Quant à la face opposée, elle est constituée par la paroi correspondante 11 du carter 6. Cette paroi porte deux ajutages ou racords 12 et 13, servant respectivement de passage de sortie du fluide refoulé par la pompe, et de passage d'entrée du fluide renvoyé vers le réservoir. Conformément à une caractéristiqueessentielle, le système limiteur de débit de la présente pompe ainsi que son système limiteur de pression sont disposés du côté opposé à la face de passage de l'arbre menant la. En effet, ces deux systèmes sont disposés à l'intérieur du corps 4, lui-même logé dans le carter 6 formant réservoir. Le système limiteur de débit comporte un tiroir 14 monté coulissant à l'intérieur d'un alésage 15 ménagé dans le corps 4 et dont l'axe s'étend perpendiculairement au plan passant par les axes des deux engrenages de la pompe. A l'une de ses extrémités, cet alésage communique avec l'orifice de sortie de la pompe par un canal 16 qui débouche dans les chambres desdeux engrenages, par un orifice 16a constituant l'orifice de sortie du fluide hors de celles-ci. Cependant, cette même extrémité communique également par un autre canal 17 avec le raccord de sortie 12 déjà mentionné. Toutefois, celui-ci comporte dans son fond un orifice d'étranglement 18 ayant pour rôle de créer une perte de charge, et par suite un abaissement de la pression régnant en aval par rapport à la pression en amont. L'extrémité de l'alésage 15, qui est opposée à celle communiquant avec les deux canaux 16 et 17,est reliée pour sa part, au record de sortie 12 par l'intermédiaire d'un canal de liaison 19. Ainsi, les deux faces opposées du tiroir 14 se trouvent soumises respectivement à la pression régnant à la sorite de la pompe en amont de l'étranglement 18, et à la pression plus faible existant en aval de cet étranglement. Or, la différence de pressionnp p entre ces deux pressions, qui est déterminée par l'étranglement 18, varie suivant l'importance du débit. En cas d'augmentation de celui-ci, cette différence s'accroît notablement ce qui détermine un déplacement du tiroir 14 dans le sens de la flèche F. Ainsi qu'il sera expliqué par la suite, c'est ce déplacement qui assurera la limitation du débit à la sortie de la pompe. En effet, le tiroir 14 contrôle un passage deby-pass entre le canal 16 et le réservoir. Ce passage est formé par l'alésage 15 en un point intermédiaire duquel débouche un canal 20 aboutissant dans les chambres de deux engrenages de la pompe par un orifice 20a qui constitue l'orifice d'entrée du conduit dans celle-ci. Cependant, cet orifice est également relié au réservoir 6 par un autre canal 21. Un ressort 22 assure le maintien du tiroir 14 dans sa position de fermeture du passage de by-pass, représentée aux figures 4 et 5 et ce, tant que la différence de pression n'est pas suffisamment importante pour provoquer un déplacement de ce tiroir dans le sens de la flèche F. Le limiteur de pression à la sortie de la présente pompe est constitué par un clapet à bille 23, incorporé à l'intérieur même du tiroir 14. En effet, ce clapet est disposé à l'intérieur d'un alésage axial 24 ménagé dans le corps de ce tiroir, mais qui ne débouche pas à son extrémité située du côté des canaux 16 et 17. Cet alésage communique, par l'intermédiaire d'un trou radial 25, avec le conduit 20 servant de passage de retour vers le réservoir. Un ressort taré 26 tend à maintenir la bille 23 en position d'obturation, tant que la pression d'alimentation régnant en aval de l'étranglement 18 ne dépasse pas une limite déterminée. Du côté opposé aux orifices d'entrée et de sortie des chambres des deux engrenages, il est prévu deux bagues 27a et 27b ayant pour fonction d'assurer une meilleure étanchéité interne de la pompe au niveau des engrenages. Sur leur face opposée à celle frottant contre l'un des engrenages, ces bagues comportent une gorge circulaire à l'intérieur de laquelle est disposé un joint torique 28a ou 28b. La zone sous pression est alimente par un petit canal ménagé dans le corps de la pompe. Or, les gorges contenant ces deux joints sont excentrées par rapport à l'axe des arbres la et lb des deux engrenages (voir figure 3).Cet excentrement est prévu de façon à assurer la comnensation des différences de pression qui s'exercent sur les faces opposées de ces bagues suivant les différentes régions de celles-ci. En effet, dans les régions proches de l'orifice d'entrée 20a, les pressions sont plus faibles que dans les parties proches de l'orifice de sortie 16a. Ces différences sont donc compensées dans le cas présent par un accroissement de la surface sur laquelle s'exerce la pression du fluide du côté où cette pression est la plus faible. Le fonctionnement du limiteur de débit décrit précédemment est le suivant Lorsque le débit de la pompe est inférieur au débit à fournir au dispositif de commande alimenté, le tiroir 14 se maintient dans la position de fermeture du passage de y-p3ss, sous l'effet du ressort 22 (voir figure 5). Cependant, sien raison d'un accroissement de la vitesse de la pompe,le débit de celle-ci devient supérieur au débit d'alimentation nécessaire,la différence de pression s'exerçant sur les deux faces opposées du tiroir 14 s'accroît de façon telle, que ceci entrée un déplacement de celui-ci dans le sens de la flèche F à l'encontre du ressort 22. Ce tiroir vient ainsi occuper une position de recul telle que celle représentée à la figure 6. Dans cette position, ce tiroir permet une communication du conduit 16 avec le canal de retour 20, ce qui réduit en conséquence le débit de fluide à la sortie du racord 12. Cependant, il faut observer que cette réduction de débit est fonction de l'importance de celui-ci. En effet, le recul du tiroir 14 est fonction de la valeur de la différence de pression ap . En conséquence, il découvre plus ou moins l'orifice du canal 20. Ce système limiteur de débit permet donc d'avoir un fonctionnement identique des organes de manoeuvre du dispositif de commande alimenté par la présente pompe et ce, quelle que soit la vitesse d'entraînement de celle-ci. Ceci est extrêmement important dans le cas d'un dispositif d'assistance de direction d'un véhicule, car la vitesse d'entraînement de la pompe varie suivant la vitesse du moteur thermique de ce véhicule. Quant au système limiteur de pression constitué par le clapet 23, il joue le rôle d'un dispositif de sécurité en fin de course des organes de manoeuvre alimentés par la présente pompe. En effet, il se produit à ce moment une augmentation brusque de pression qui provoque l'ouverture du clapet 23. Ceci permet donc le retour du fluide vers le réservoir 6. Cependant le principal avantage de la pompe selon l'invention réside dans la fiabilité et la compacité de celle-ci. Cette compacité est essentiellement due à l'architecture particulière de cette pompe et notamment à la disposition du système limiteur de débit du côté opposé au passage de l'arbre menant la. A ce sujet, il convient de noter que l'agencement prévu permet effectivement de limiter l'encombrement de l'ensemble au minimum, ce qui constitue un avantage essentiel dans le cas d'une pompe destinée à commander un dispositif d'assistance de direction sur un véhicule. La fiabilité de la présente pompe provient du fait qu'il s'agit d'une pompe à engrenage. Or, une telle pompe à l'avantage de démarrer dans d'excellentes conditions, à froid. Elle a également l'avantage d'une grande robustesse et de présenter une faible usure. Par ailleurs, la présente pompe permet une réduction de poids importante si l'on réalise les pièces constitutives 3 et 4 du corps de celle-ci en alliage léger, seuls les engrenages étant fabriqués en acier ou en matière fritée. Bien que la présente pompe convienne tout spécialementà l'alimentation d'un dispositif hydraulique d'assistance de direction sur un véhicule automobile, elle peut faire l'objet de nombreuses autres applications. Ainsi, elle peut être utilisée pour l'alimentation de dispositifs de commande prévus sur un avion, par exemple le dispositif de commande desgouvernesou des ailerons. Mais, encore une fois, cette pompe peut donner lieu à de nombreuses autres applications. REVENDI(7ATIONS 10 - Pompe hydraulique pour l'alimentation des organes de manoeuvre d'un dispositif hydraulique de commande, par exemple un dispositif d'assistance de la direction d'un véhicule, comportant à la fois un système limiteur de débit et un système limiteur de pression, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une pompe à engrenages dont le carter forme un réservoir de fluide et renferme également, du côté opposé au passage de l'arbre menant, le système limiteur de pression ainsi que le système limiteur de débit, ce dernier comportantuntroir contrôlant un passage debeFass entre le conduit de sortie et le réservoir, et qui est soumis d'une part à la pression de sortie et, d'autre part à la pression régnant en aval d'un étranglement prévu à cet effet, dans le conduit de sortie. 20 - Une pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de celle-ci est constituée par deux pièces complémentaires dont l'une est disposée du côté du passage de l'arbre menant des engrenages, tandis que l'autre, située du côté opposé, est contenue dans le carter formant réservoir, cette seconde pièce comportant les canaux d'entrée et de sortie de la pompe ainsi que les organes constitutifs des deux systèmes limiteur de débit et limiteur de pression. 50 - Une pompe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le tiroir du système limiteur de débit est monté coulissant dans un alésage pratiqué selon un axe perpendiculaire au plan contenant les axes des deux engrenages de la pompe, l'une des extrémités de cet alésage étant en communication avec l'orifice de sortie hors des chambres des engrenages, tandis que son extrémité opposée est en liaison avec le conduit de sortie en un point de celui-ci situé en aval de l'étranglement prévu pour provoquer une différence de pression, un canal de retour vers le réservoir débouchant en un point intermédiaire de l'alésage contenant le tiroir. 40 - Une pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le système limiteur de pression est incorporé dans le tiroir du système limiteur de débit, ce système limiteur de pression consistant un en clapet placé dans uncanal traversant ce tiroir. 50 - Une pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que du côté opposé aux orifices d'entrée et de sortie des chambres des deux engrenages, il est prévu deux bagues dont les faces, opposées aux faces frottant contre les engrenages, sont pourvues de joints d'étanchéité disposés de façon excentrée pour assurer une compensation des différences de pression s'exerçant sur les différentes parties de ces bagues.