Brevet FR2375466A1 — publié le 19780721

L'invention concerne une pompe hydraulique susceptible d'être utilisée dans de nombreux domaines et pouvant courir à la fois de vastes gammes de pression et de débit. Xtinvention se rapporte plus particulièrement à une pompe hydraulique du type comprenant an bottier définissant une cavité, au moins un orifice d'entrée et au moins un orifice de sortie étant formés dans ledit bottier. L'invention vise en particulier la réalisation d'une pompe hydraulique d'un type nouveau, de conception relativement simple et susceptible de couvrir de vastes gammes de pression et de débit. Selon l'invention une pompe hydraulique du type défini ci-dessus est caractérisée en ce qu'un organe hélicoîdal est disposé dans ladite cavité pour définir une chambre d'entrée et une chambre de sortie dans lesquelles débouchent respectivement 11 orifice d'entrée et l'orifice de sortie, des moyens d'étanchéité étant associés audit organe hélicoîdal de façon à isoler lesdites chambres, l'une des extrémités dudit organe hélicoSdal étant immobilisée en rotation, et des moyens de commande étant prévus pour solliciter en rotation de façon alternative l'autre extrémité dudit organe hdlicoSdal de façon à faire diminuer et augmenter alternativement le volume de chacune des chambres, au moins un passage étant prévu pour mettre en communication les chambres d'entrée et de sortie, et au moins une valve de non-retour normalement fermée étant disposée dans chacun des orifices d'entrée et de# sortie et dans ledit passage de façon à n'autoriser la circulation du fluide hydraulique que dans le sens de orifice d'entrée vers ltorifiee de sortie. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'organe hélicoïdal est constitué par un ressort hélicoldal à spires sensiblement jointives, chacune desdites chambres étant définie à l'intérieur et b l'extérieur dudit ressort. On conçoit qu'une pompe de ce type est de conception très simple et en même temps très robuste, l'organe hélicoïdal jouant à la fois le rtle d1 élément moteur de pompage et d'armature entre les chambres autorisant le fonctionnement de la pompe sous des pressions relativement élevées. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation particulier de l'inwention en se référant aux dessins annexés dans lesquels 2 La Figure i est une vue en coupe d'une pompe réalisée conformément aux principes de la présente invention, et La Figure 2 représente un circuit de freinage comportant une pompe réalisée conformément aux principes de la présente invention. La pompe hydraulique représentée en coupe longitudinale sur la Figure 1 comporte un bottier 10 constitué pour les besoins du montage d'une première partie 12 et d'une seconde partie 14. La première partie 12 du bottier comporte un alésage 16 dont ltestrémité ouverte est taraudée en 18 pour recevoir par vissage la seconde partie 14 du bottier, et définir ainsi une cavité 20 sensiblement cylindrique. Un ressort hdlicotial è spires sensiblement jointives 22, réalisé de préférence en fil de section carrée, encercle par chacune de ses extrémités une portion cylindrique 15,-25 de la partie 14 du bottier et d'un organe de commande 24 respectivement.Les portions cylindriques 15 et 25 ainsi que le ressort 22 sont disposés de façon coaxiale b l'intérieur de l'alésage 16 et les extrémités du ressort 22 sont repliées radialement vers l'axe de l'alésage pour pénétrer dans des trous correspondants formés dans les portions 15 et 25 et associer ainsi en rotation chacune des extrémités du ressort 22 avec la partie 14 du bottier et avec l'organe de commande 24 respective- ment. Une chambre d'entrée 26 est ainsi définie entre l'exté- rieur du ressort 20 et l'alésage 16 ainsi qu'maze chambre de sortie 28 à l'intérieur du ressort 22. Des moyens d'étanchéité sont prévus pour isoler de façon étanche les chambres 26 et 28.Ces moyens d' étanchéité comprennent une première membrane cylindrique 30 entourant le ressort 22 et dont les extrémités sont constituées de bourrelets 32 reçus dans des gorges correspondantes formées dans la portion cylindrique 15 du bottier et dans la portion cylindrique 25 de l'organe de commande 24. Les moyens d'étanchéité comprennent de plus une seconde membrane cylindrique 34 disposée à l'intérieur du ressort 22 et fixée par un bourrelet 36 dans une gorge formée dans une partie de diamètre réduit prévue à l'extrémité de la portion cylindrique 15 du bottier. Un orifice d'entrée 38 s'étendant radialement dans la partie 12 du bottier est prévu pour mettre en communication la chambre d'entrée 26 avec un réservoir d'alimentation (non représenté). De meme, un orifice de sortie 40 s'étendant axialement dans la partie 14 du bottier est prévu pour mettre en communi- cation la chambre de sortie 28 avec un circuit à alimenter (non représenté). Un passage 42 est dgalement formé dans la partie 14 du bottier pour relier la chambre d'entrée 26 à la chambre de sortie 28.Une valve de non-retour 44, 46 est disposée dans chacun des orifices d'entrée 38 et de sortie 40 et dans le passage 42, Les valves 44, 46 et 48 sont disposées respectivement de façon à permettre le passage du fluide hydraulique dans le sens du réservoir (non représenté) vers la chambre d'entrée 26, de la chambre d'entrée 26 vers la chambre de sortie 28 et de la chambre de sortie 28 vers le circuit à alimenter (non représenté), et à interdire la circulation du fluide hydraulique dans le sens opposé. L'organe de commande 24 est monté tournant dans une partie de diamètre réduit 50 de l'alésage 16 opposée à la partie 14 du bottier par l'intermédiaire de deux roulements 52, et il débouche hors du bottier 10 par son extrémité 54 opposée à la portion cylindrique 25. L'extrémité 54 de l'organe 24 est prévue pour outre sollicitée en rotation et de façon alternative par exemple par un système bielle-manivelle commandé par un moteur électrique (non représenté). De plus un joint d'étanchéité 56 est disposé dans une gorge formée dans 11 organe 24 au niveau de la partie 50 de l'alésage 16 de façon à isoler la chambre d'entrée 26 de l'extérieur du bottier 10. La pompe qui vient d'entre décrite en se référant à la Figure 1 fonctionne de la façon suivante : Lorsque l'organe de commande 24 est sollicité en rotation de façon alternative par son extrémité 54 sous l'action de moyens de commande tels que, par exemple, un système biellemanivelle commandé par un moteur électrique, ltestrémité gauche du ressort 22 en considérant la Figure 1 se trouve sollicitée en rotation dans un premier sens tendant par exemple à diminuer le diamètre de chacune de ses spires tandis que son autre extrémité, reliée à la portion 15 du bottier, demeure fixe. Le diamètre des spires du ressort 22 tendant à diminuer, le volume de la chambre d'entrée 26 augmente, ce qui a pour conséquence une diminution de la pression hydraulique régnant dans cette chambre entratnant l'aspiration d'une certaine quantité du fluide hydraulique contenu dans le réservoir d'alimentation (non représenté) par l'intermédiaire de l'orifice d'entrée 38 et de la valve de non-retour 44. Au contraire, le volume de la chambre de sortie 28 tend à diminuer, ce qui a pour conséquence d'augmenter la pression régnant dans cette chambre et donc de refouler par 11 orifice de sortie 40 une quantité de fluide hydraulique sensiblement égale à la quantité de fluide aspirée dans la chambre 26 dans le circuit à alimenter (non représenté).Dans la phase suivante du mouvement alternatif de rotation imprimé à l'organe de commande 24, le diamètre des spires constituant le ressort 22 tend au contraire à augmenter jusqu'à reprendre ses dimensions initiales de telle sorte que le volume de la chambre d'entrée 26 diminue alors que le volume de la chambre de sortie 28 augmente. Il en résulte l'injection d'une quantité de fluide hydraulique sensiblement égale à la quantité aspirée dans la chambre 26 lors de la phase précédente de la chambre d'entrée 26 vers la chambre de sortie 28 par l'intermédiaire du passage 42 et de la valve de non-retour 48.La répétition de ce cycle de fonctionnement provoque un effet de pompage de l'orifice d'entrée vers l'orifice de sortie 40, la quantité de fluide hydraulique injectée lors de chaque cycle dans le circuit à alimenter étant définie d'une part par les dimensions de la pompe et d'autre part par l'amplitude du mouvement imprimé à 1' organe d'entrée 24. Dans une pompe de ce type, des débits relativement importants peuvent être obtenus par une simple augmentation des dimensions des différents éléments qui la constituent. De plus,wie telle pompe peut fonctionner sous des pressions relativement importantes grâce à la présence du ressort 22 qui constitue en quelque sorte une armature entre les chambres d'entrée 26 et de sortie 28. Le ressort 22 joue ainsi le double ralle d'armature permettant l'utilisation de ce type de pompe sous de fortes pressions et d'élément moteur dans le fonctionnement de la pompe. On comprendra à la lecture de la description qui précède que le fonctionnement de la pompe peut outre inversé par simple retournement des valves de non-retour 44 et 46 et 48, l'orifice 40 étant alors relié au réservoir (non reprdsenté) et l'orifice 38 étant relié au circuit à alimenter (non représenté). De plus, bien que la pompe décrite à titre d'exemple ne peut fonctionner que par diminution du diamètre des spires du ressort 22 à cause du volume réduit de la chambre d'entrée 26, la pompe selon l'invention pourrait également fonctionner par augmentation du diamètre des spires du ressort en modifiant les dimensions de la chambre 26, ou encore de façon mixte par des augmentations et des diminutions successives du diamètre des spires par rapport à leur diamètre au repos. Bien que la pompe décrite à titre d'exemple utilise un ressort hélicoïdal à spires sensiblement jointives et constitué d'un fil de section carrée, on comprendra qu'un ressort à spires non jointives pourrait également tre utilisé sous de plus faibles pressions. Re m#me,ce ressort pourrait titre éventuellement formé dans un fil de section différente, telle que par exemple rectangnlaire ou cylindrique. Dans ce dernier cas, il serait alors préférable d'adjoindre A ce ressort des membranes d'étanchéité de forme complémentaire 8 la forme du ressort afin d'éviter un risque de rupture des membranes au cours du fonctionnement de la pompe. Sur la Figure 2 on a représenté une pompe réalisée conformément à l'inwention incorporée à titre d'exemple non limitatif dans le circuit de freinage assisté d'un véhicule automobile. Le circuit de freinage représenté sur la Figure 2 comprend un organe de commande 110 contrtlé par la mise en oeuvre d'une pédale de frein 112 actionnée par le conducteur du véhicule.L'organe de commande hydraulique 110 est constitué par exemple par un mattre-cylindre à assistance hydraulique alimenté en fluide hydraulique de freinage par un réservoir 114 et dont la mise en oeuvre commande la mise sous pression par l'intermédiaire d'un premier circuit 116 et d'un second circuit 118 d'un premier ensemble de freins 120 et d'un second ensemble de freins 122 respectivement. L'assistance hydraulique de l'organe de commande 110 est fournie par un circuit d'assistance 124 comprenant un accumulateur 126 alimenté à partir du réservoir 114 par une pompe 128 réalisée conformément aux principes de la présente invention, c'est-à-dire telle que décrite en se référant à la Figure 1.L'organe de commande de la pompe 128 est sollicité en rotation de façon alternative par une bielle 130 dont le mouvement alternatif est imprimé par une manivelle 132, cette dernière étant elle-mOme sollicitée en rotation par un moteur électrique 134. Un régulateur de pression 136 et un clapet de sécurité 138 sont associés à la sortie de la pompe 128. Lors de la mise en oeuvre de la pédale de frein 112 par le conducteur du véhicule, les ensembles de freins 120 et 122 sont mis en communication avec le fluide hydraulique sous pression en provenance du réservoir 114 par l'intermédiaire des circuits 116 et 118 respectivement. Parallèlement, une action d'assistance hydraulique est effectue par l'intermédiaire du circuit 124 alimenti par l'accumulateur 126, le maintien de la pression régnant dans ce dernier étant assuré par la pompe 128. Le circuit qui vient d'être décrit en se référant à la Figure 1 n'est qu'un exemple d'utilisation de la pompe selon l'invention qui peut Titre utilisée dans de nombreux domaines et pourrait constituer par exemple une pompe à essence ou une pompe de laveglace sur un véhicule automobile. REVENDICATIONS 1. Pompe hydraulique comprenant un bottier définissant une cavité, au moins un orifice d'entrée et au moins un orifice de sortie étant formés dans ledit bottier, caractérisé en ce qu'un organe hélico#dal est disposé dans ladite cavité pour définir une chambre d'entrée et une chambre de sortie dans lesquelles débouchent respectivement l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie, des moyens d'étanchéité étant associés audit organe hélicoTdal de façon à isoler lesdites chambres, l'une des extrémités dudit organe héli cotidal étant immobilisé en rotation, et des moyens de commande étant prévus pour solliciter en rotation et de façon alternative l'autre extrémité dudit organe hélicordal de façon à faire diminuer et augmenter alternativement le volume de chacune des chambres, au moins un passage étant prévu pour mettre en communication les chambres d'entrée et de sortie, et au moins une valv-de non retour normalement fermée étant disposée dans chacun des orifices d'entrée et de sortie et dans ledit passage de façon à n'autoriser la circulation du fluide hydraulique que dans le sens de l'orifice d'entrée vers l'orifice de sortie. 2. Pompe hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe hélicordàl est constitué par un ressort héli coxal à spires sensi#1ement jointives, chacune desdites chambres étant définie à l'intérieur et l'extérieur dudit ressort. 3. Pompe hydraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ressort est réalisé en fil de section carrée. 4. Pompe hydraulique selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la chambre d'entrée est définie à l'extérieur dudit ressort et en ce que la chambre de sortie est définie à l'intérieur dudit ressort. 5. Pompe hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en cette lesdits moyens d'étanchéité comprennent deux membranes élastiques disposées de part et d'autre dudit organe. 6. Pompe hydraulique selon la revendication 5, caractérisée en ce que la forme des surfaces desdites membranes qui coopèrent avec ledit organe est complémentaire de la forme des surfaces correspondantes dudit organe. 7. Pompe hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits moyens de commande comprennent un organe de commande monté tournant dans ledit bottier et pourvu d'une extension hors dudit bottier de façon à titre sollicité en rotation de façon alternative par des moyens d'entrat- nement externes. 8. Pompe hydraulique selon la revendication 7, prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisée en ce que ledit organe de commande et ledit bottier comprennent chacun une portion sensiblement cylindrique, lesdites portions étant disposées de façon coaxiale pour recevoir les extrémités opposées dudit ressort. 9. Pompe hydraulique selon la revendication 8, caractérisée en ce que les extrémités dudit ressort sont repliées radialement vers 1, axe desdites portions cylindriques pour pénétrer dans des trous formés dans lesdites portions de façnn à immobiliser en rotation chacune des extrémités du ressort par rapport au bottier et par rapport à 11 organe de commande respectivement. 10. Pompe hydraulique selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que le bottier comprend deux parties, ladite cavité étant constituée par un alésage borgne formé dans l'une desdites parties, l'autre partie étant vissée dans un taraudage formé à 11 extrémité ouverte dudit alésage, l'organe de commande étant monté tournant dans un alésage de plus petit diamètre prolongeant l'extrémité fermée dudit alésage borgne.