Brevet FR2474108A1 — publié le 19810724

- 1 - La présente invention concerne une pompe à vide à piston, notamment une pompe à dépression exposée à des variations de température dans un véhicule automobile. Des dispositifs d'étanchéité installés entre la paroi intérieure d'un cylindre et le pourtour extérieur d'un piston sont connus sous différentes formes d'exé- cution. Par exemples il est décrit dans le brevet d'in- vention FR 1 430 440 un dispositif du genre indiqué ci- dessus, composé essentiellement d'un corps en forme de cuvette, en polytétrafluoréthylène (PTFE), monté sur une t9te de piston pour assurer l'étanchéité. Cette tête de piston comporte pluoieures rainures annulaires à section on Vs dans la partie de chacune desquelles située radialement lr plus à l'intérieur il se formes après que la cuvette en PTFE a été mise en place, une chambre de dilatation quit lorsque la pompe séchauffe fortement applique la matière d'étanchéité, de manière élastiques contre la paroi du cylindre. Aux basses températures, par exemple lorsque ce dispositif se trou- ve dans une installation de refroidissement, il faut mettre en place, dans les rainures annulaires en V, des Jagues complémentaires en une matière synthétique élas- tnmère. Un inconvénient de ce dispositif connu doit atre vu d'une part dans le fait que lorsque l'on monte sur la tête de piston le capuchon en forme de cuvette, ce- lui-ci peut aisément être endommagé, d'autre part que ce capuchon peut, après un temps de service relativement court, etre endommagé par l'effet d'entaille produit par les argtes extérieures des rainures. On conna t en outre par le brevet d'invention CH 461 203 un dispositif du genre décrit en préambule dans lequel le piston comporte une rainure arnnulaire de section sensiblement rectangulaire dans laquelle est logée une bague en PTFE. La pressnon ncessaire entre cette dernière et la paroi du cylindre est assurée par une deuxième bague en élastomène disposSe sous la pre- mière. La section de la bague en PTFE est, radialement à l'intérieur, en forme de V renversé, et comporte des 2474 1 08 -2 - biseaux à ltextérieur, dans le champ des aretes. En outre, la zone des arêtes est manie de rainures péri- phériques destinées à augmenter la mobilité. L'inconvé- nient de ce dispositif connu réside dans la forme com- pliquée de la bague en PTFE, dont le coot de fabrication est élevé en conséquence. Le brevet FR 1 464 702 décrit lui aussi un dispo- sitif du genre mentionné en préambule et dans lequel la tête de piston se compose d'un assemblage de disques. Cette disposition crée, sur le pourtour de la tête du piston, des gorges annulaires de section sensiblement rectangulaires, et dans ces gorges sont logées des bagues torodales en PTFE, ajustées avec précision, qui ne peuvent être fabrijuées, elles aussi, que par des procédés coateux. En outre, dans le domaine des basses températures, l'élasticité et par conséquent l'action d'étanchéité des bagues en PTFPE para t 8tre moins bonne. On connatt par la demande de brevet DE-AS 10 48 081 un dispositif pour rendre étanche un piston animé d'un mouvement de va-et-vient, dans lequel est ménagée une gorge ayant un fond ondulé et des contre-déponilles si- tuées à l'intérieur. La bague présente une face intérieure cylindrique et une face extérieure ondulée ayant deux renfoncements incurvés. Dans cette disposition, des par- ties en surépaissaur de la bague en PTFE se trouvent repoussées dans les renfoncements du fone de gorge, de sorte qu'en cas de variations de température il se pro- duit one compensation du Jeu. Dans cette disposition connue il faut considérer comme un inconvénient, en par- ticulier, la forme compliquée de la rainure de piston, avec des parties en contre-dépouille et le fond ondulé. En outre, également, la section irrégulière de la bague en PTFE est source de frais de fabrication élevés. On conna t aussi, par la demande de brevet DE-AS 24 09 877, un dispositif du genre décrit en préambule. Dans ce dispositif antérieur, la section transversale des rainures annulaires est rectangulaire et deux nervures annmulaires font saillie sur le fond des rainures. La bague en PTFE préfabriquée sous forme d'un disque -3- annulaire plan, est engagée dans la rainure et assure, grâce à son propre serrage et aux nervures annulaires au fond de rainure, un contact élastique entre cette bague et les parois du cylindre. Dans ce dispositif connu il faut considérer comme un inconvénient le fait que la bague en PTFE soit expo- sée à des avaries, ou pour le moins fortement sollicitée méoaniquement, par l'effet d'entaille des nervures, d'une part lors de la pose de oette bague, d'autre part lors des mouvements du piston. Dans la plage des tempé- ratures élevées et dans celle des basses températures les variations d'élasticité de la bague en PTFE ne sont compensées que dans une faible mesure. Le problème auquel l'invention apporte une solution était donc de créer une pompe à vide à piston qui assure, sur une grande plage de températures, l'étanchéité entre la paroi du cylindre et le pourtour du piston. Il faut aussi pour cela que les variations d'élasticité d'une bague en PTFE soient compensées sur une large plage de températures. Par ai/leurs, cette pompe doit se distinguer par une forme simple de la bague en PTFE et de la rai- nure annulaire dans laquelle cette bague est logée, tout ceoi afin également que le coût de fabrication de cette pompe se trouve abaissé. La solution que l'invention a trouvé à ce problème consiste, dans une première forme d'exécution, à prévoir une disposition dans laquelle est ménagées dans le pour- tour u piston, près de l'une des faces de ce derniers une rainure en gradins dont le plus profond est le plus proche de la dite face et sert de logement à une bague torique élastique dont le diamètre extérieur est plus grand que le diamètre du gradin le moins profond, une bague en matière synthétique de section rectangulaire, emp8chée de se déplacer axialement par un disque dont le diamètre correspond à celui du piston, état appliquée autour de la bague torique élastique et du gradin le moins profond. Dans cette disposition il y a intérgt à oe qu'un coussinet fabriqué par emboutissage profond soit ajusté dans l'alésage du cylindre. ep sesTI.ed sOT o UTssep np ser& seSuexaJjçp sel anS *uo0flnoexe p seuxoj seeue.x -9JJTP ep seg9TT3q-.p/sep.uos 5 l searnT;j soT - sen e 'uo4sTd c epT-. r admod etruip ednoo us en. eun %se L exrngT. v. -- zeTzep eo ams t pxeuua enbxF. -swlaqos utssep ns zu.rsea99. es ue %e s'-d--To IT9p ue BSJo,9p %uoc uoTuoAuT#T ep uoTsnooxesp seldmexe seG euo4isiçd np eMapuodsemoo pu9lxesp eomi v e.axquoo gnbTIdde Oú enb'sFp un mtd TIeFx sues el szmp eGaTllnow. &A emqse _qned enbT49,qu.&s e.3%tu ua eroq eeaeo au:ju, *'oS7 ep e2ure un snos nmes-q ue es-oTo es soq.u,.xe qx-nep ses enpuej.e eueyTA9.cnTJ tqletod ue eeoueag9je- d ep 0os enbTsaqn,.wCs eaqTqmm ue enSsq MI ens eo m e2eq.u'8 i M-j.& IT Z ignosep-TO 0e: T.9jp uoej4notç;e p seuxoj s Sx T soe sua "egDaq$ eOna- 'r ep puojo.d suTom el UT-p.z2 np -no* -ns e.O 4. ossea q.eTomap IT:j ue xneurtz seo ep no nf'euc q eo ep -nonM eagnbItddte use 'enbs-p un.ad * ueueiTx'8 aeocIdop es op %aossea e.aeToslp Tj ue xunsez-,a sel oz no eI en-T sduie. em3$u ue e9t[odIe;eaTv-en2u-esoea uoTq$oee ep $enb %gqI.t&s ee.x,-eui us sineq eun!e meanzux e%.p MI ep suip-e2 sep puojo.d snîd eT seup 92oi cse eslTI -n2u04oea no 3puo0 uolçoes op J.Josseaz 1 ae ITJ ue npuej nseuue un suToI nm itze-ltrep eo Sp anoe.Jnod eT sUBap t e928uum 4se'uo4sTd np seoej sep ennui B et 6UeopBSUzp -MJ2 sap q:umwaoj ea2ial.9 eanuTva eun 4uofl.ueauTt-E uoTes uo4n1os s ep uOTq.noPXe5p eWSOJo eeurLS.o$ eUn suMa *puojoad e2essTenoq me aud enueqo elso ue eleA.&no eun asd 9n.qs4uoo *nos OL uoscTd eT enb eo e es2nzu.&8 u & TT uoTq.sodsT-p eoqeo suSua ÀpuoJoxd: uiom el u-p'M2 np. nons. %e enbTmxo$ enosq 1 ep aneT-Zuq.uF mnoqrnod np -no$nv Tndds puemd enbT. -9tq.u&s e.z -çqm ue en2Mq euninb $e sutrpig2 0eo ep puojo-d snId oT 5uBp eOpol qse enbT.xo% en2sq eun#nb 'su-pLS S sep q.ute oj e92ms49 eanuTsrz eole eun eo$=oduOO aepuTT --o np To.xsd enb sT pu6.3 de.nuw-. ep nrznodgp ex-çp- -%8se0o 'esTI.no.mnod un m uoesTd oI 'uo$.uesuTI uoles U-o$n0os M1 ap uo. Unogxegp eutoj emsuzcXnep aun tsus(a - 17- LZ9 - 5 - la pompe à piston qui correspondent entre elles d'une vue à l'autre sont affectées du même repère numérique sur toutes les Vues concernées. On voit à la fig. 1, représentée à titre d'exemple, une pompe à piston à double effet dont le piston cir- culaire 1 comporte une face dtextrémité avant la, une face d'extrémité arribre lb et un pourtour lc. Ce der- nier forme, dans sa partie qui avoisine la face ar- rière lb, deux gradins qui en diminuent le diamètre. Le piston 1 comporte en outre un alésage central ld que traverse un poussoir 2 muni d'un filetage 2a et qui peut 8tre actionné par un excentrique ou un levier (non re- présentés). Contre la face arrière lb de ce piston est disposé un disque plus mince 3 dont le diamètre est égal à celui que présente le piston dans la partie de son pourtour adjacente à sa face avant la. Le piston 1 et le disque 3 sont tous deux fixés sur le poussoir 2, sur le- quel ils sont retenus par un écrou 4 et un épaulement 2b formant contre-appui. L'assemblage du disque 3 au piston I crée entre ces deux pièces une rainure annulaire étagée 5 compor- tant deux gradins 5a et 5b. Autour du gradin 5b, qui est celui qui a le plus petit diambtre est installé un joint torique 6 dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre du gradin 5a qui a un diamètre plus grand que le gradin 5b. Autour du joint torique 6 et du gradin 5a qui a le plus grand diamètre prend appui, dans la rainure annulaire , une bague 7 en polytétrafluoréthylène (PTFE) que le disque 3 retient en position axiale. Cette bague est ainsi montée élastiquement dans le sens radial, de sorte que lorsque l'assemblage est réalisé elle prend appui avec une force définie contre la paroi du cylindre et isole l'une de l'autre les chambres 9 et 10 de la pompe. Afin d'amélioror le comportement thermique une autre forme d'exécution de l'invention, illustrée à la fig. 3, prévoit avantageusement de ménager une rainure annulaire étagée 5 dans la paroi 8 du cylindre et non plus dans le pourtour du piston 1, cette rainure comportant elle aussi - 6 - deux gradins, 5a' et Sbt, le gradin 5b' étant plus profond que le gradin 5at. Dans le gradin 5b' est logé le joint torique élastique 6 et, radialement à l'inté-. rieur de ce Joint la bague 7 en PTFE. Cette bague a une section rectangulaire dont les faces axiales prennent appui l'une contre le Joint 6-et le gradin 5at de la rainure 5# l'autre contre le pourtour cylindrique la du piston 1. Dans cette disposition tc'est notamment le comportement à froid du système d'étancheité qui se trouve amélioré# car dans la plage des basses températures la bague 6 enserre plus étroitement le pourtour lé du piston 1. Par ailleurs, cette disposItion est, à cause de la masse plus grande du cylindre, en mesure d'évacuer da- vantage de chaleur da la bague 6 en PTFE. En outre, dans oette forme d'exécution selon la fié 3, le piston 1 peut 8tre d'une seule piècee ce qui diminue le coût de la fabrication et de l'assemblage. De plus, dans cette forme d'exécution, il est avantageux que le piston 1 soit constitué par une cuvette en t8le, car ainsi ce piston présente une inertie plus faible pou- vant 9tre compensée par un ressort de rappel 1i lui aussi plus faible. Etant donné que l'ttat de surface de la paroi 8 du cylindre exeorce une influence décisive sur l'action d'étanohéité du dispositif décrit ci-dessus avec réfé- rence aux fig. 1 et 2, il est prévu, dans l'exemple d'exécution illustré par ces deux figures, de mettre en plaoe dans l'alésage du cylindre un coussinet 13 fabriqué par emboutissage profond, ce procédé de fabrication assurant un état de surface dtune haute qualité. La pompe d6écrite assure donc, sur une plage de tem- pératures très étendue, l'avantage capital d'une étan- chéité parfaite malgré une disposition simple qui conduit à des coûts de fabrication et d'assemblage très réduits. Dmen une autre forme d'exécution de l'in-rentionq illustrée aux fig. 4 et 5, la bague 7 en matiène synthé- tique est repoussée contre la surface de glissement du cylindre par un anneau fendu constitué par un fil d'acier 2474-108 -7 - à ressort 12. SOUs l'action de la ohaleur la dilatation de ce fil d'acier est plus favorable que celle du joint torique 6 en élastomère. Cette disposition assure donc une étaneohéit6 encoremeilleure. La section du fil d'acier à ressort 12 peut, suivant besoin, 8tre circulaire (fig. 4) ou rectangulaire (fig. 5). Il peut y avoir plue d'un anneau fendu, comme repr6sent6. Dans une variante de réalisation de l'invention la bague en matière synthétique 7 est fendue, ses deux extrémités se chovauchant en biseau suivant un angle de 45 f et elle est retenue en position dans le sens axial par un disque 3. Cette disposition fait qu'en oas de variations de température ce ntest pas le diamètre de cotte bague qui varies mais seulement la largeur de la fente en biseau qui exerce un certain effet de blocage. -8 - REVENDICATIONS 1. Pompe à vide a piston, notamment pompe à dépression e - z'miupoP tantes, exposée à des variations/de température dans un véhicule automobile, remarquable en ce que dans le pourtour du pis- ton (1), près d'une face d'extrémité (lb) de celui-ci, est ménagée une rainure étagée (5) formant des gradins (5a, b) dont le plus profond (5b) est le plus proche de la dite face (lb) et sert de logement à une bague torique é- lastique (6) dont le diamètre extérieur est plus grand que le diamètre du gradin le moins profond (5a), une bague en matière synthétique (7) de section rectangulaire, empochée de se déplacer axialement par un disque (3) dont le dia- mètre correspond à celui du piston (1), étant appliquée autour de la bague torique &lastique (6) et du gradin le moins profond (5a) de la rainure étagée (5). 2. Pompe selon la revendication 1, remarquable en ce que l'alésage du cylindre dans lequel se meut le piston (1) est garni d'un coussinet (13) fabriqué par emboutissage profond. 3. Pompe selon le préambule de la revendication 1, remarquable en ce que le piston (1) a un pourtour (lc) lisse tandis que la paroi (8) du cylindre dans lequel se meut le piston (1) comporte une rainure étagée formant des gradins (5a,5b), qu'une bague torique (6) est logée dans le gradin le plus profond (5b) et qu'une bague en matière synthétique (7) prend appui autour du pourtour intérieur de la bague torique (6) et autour du gradin le moins profond (5a) de la rainure étagée (5). 4. Pompe selon la revendication 3, remarquable en ce que le piston (1) est en forme de cuvette en tôle obtenue par emboutissage profond. 5. Pompe selon le préambule de la revendication 1, remarquable en ce qu'une rainure étagée formant des gra- dins et adjacente à une face d'extrémité (lb) du piston (1) est ménagée dans le pourtour de ce dernier, au moins un anneau fendu en fil d'acier à ressort (12) de section ronde ou rectangulaire étant logé dans le gradin le plus profond,et une bague en matière synthétique (7), de sec- -9 - tion rectangulaire, empêchée en même temps que le ou les anneaux en fil d'acier à ressort (12) de se déplacer axia- lement par un disque (3), étant appliquée autour de cet anneau ou de ces anneaux en fil d'acier à reSrt (.12) et autour du gradin le moins profond de la rainure étagée. 6. Pompe selon l'une quelconque des revendications précedentes, remarquable en ce que la bague en matière synthétique (7) est fendue,-ses.extrémités se chevauchant sous un angle de 45 .