Brevet FR2488342A1 — publié le 19820212

Pompe à piston axial. La présente invention concerne une pompe à piston comportant un piston mobile en va-et-vient dans un cylindre et disposé coaxialement par rapport à un arbre d'entraînement, ce piston portant une surface de came coopérant avec une surface de came qui est solidaire de l'arbre d'entraînement, tourne avec lui et présente au moins une saillie de came. De pareilles pompes à piston sont connues dans les exécutions les plus diverses. La surface de came est disposée au dos du piston massif, de sorte que non seulement le piston a un poids élevé et donc des masses élevées à accélérer, mais que toute la pompe est très longue axialement. La longueur axiale est encore allongée du fait que, dans les exécutions connues, il y a, entre les surfaces de came du piston et l'arbre d'entraînement, des éléments roulants du genre planétaire (brevet DE 1 299 189). Par ailleurs, la demande de brevet DE 2 646 340 révèle une pompe à vide comportant un entraînement direct de la pompe par unedynamo, l'extrémité libre de l'arbre de la dynamo étant désaxée et l'excentricité de cette extrémité déterminant la course d'un organe de piston de la pompe à vide. La partie désaxée porte un roulement à billes dont la bague extérieure coopère avec un disque de pression del'organe de piston. L'or- gane de piston est conçu sous forme de membrane élastique,de sorte que cette exécution connue ne permet qu'une course réduite et en particulier qu'une course par tour de l'arbre d'entraî- nement, ce qui ne fournit qu'un faible débit. De plus, la partie désaxée de l'arbre ne peut être fabriquée et usinée que d'une manière relativement compliquée. Le but de la présente invention est de créer une pompe à piston du type indiqué plus haut, composée d'éléments peu coûteux et simples à fabriquer et qui, pour un rendement élevé, est compacte et de faible encombrement. Ce but est atteint suivant la présente invention en ce que le piston est composé d'une enveloppe en une ou plusieurs pièces, à paroi mince et fermée d'un côté et que la surface de came du piston est disposée à l'intérieur de l'évidement e central de l'enveloppe. Suivant une caractéristique de l'invention, l'exécu- tion la plus simple du piston consiste en une seule enveloppe fermée d'un côté, c'est-à-dire en forme de pot. Quand le piston est en plusieurs pièces, ce dernier se compose avantageusement d'une enveloppe et de deux douilles à paroi mince disposées axialement côte à côte dans l'alésage de l'enveloppe. Pour former la surface du piston, ou bien l'enveloppe elle-même est fermée d'un côté ou bien, dans le cas d'une enveloppe cylindrique et ouverte des deux côtés, au moins l'unedes douilles est fermée d'un côté, c'est-à-dire munie d'un fond. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la surface de came du piston peut être formée par une patte dirigée radialement vers l'intérieur et avantageusement découpée dans la section en forme de douille de l'enveloppe. Quand le piston est en plusieurs pièces, il est avan- tageuxlsuivant d'autres caractéristiques de l'invention, que les deux douilles à paroi mince introduites axialement l'une à côté de l'autre dans l'alésage de l'enveloppe soient munies chacune au moins d'une patte dirigée radialement vers l'inté- rieur, ces pattes formant entre elles un espace intermédiaire axial, dans lequel pénètre le bord d'un disque portant les surfaces de came qui tournent avec l'arbre d'entraînement. Chacune des douilles présente de préférence deux pattes diamétralement opposées. Cette exécution simple permet d'assembler le piston à partir de pièces fabriquées d'une manière simple et peu chère sans enlèvement de copeaux par emboutissage profond ou d'une façon analogue, la faible épaisseur de paroi de ses pièces donnant au piston non seulement un faible encombrement, mais aussi un fiable poids. Ce dernier point est d'un avantage parti- culier, également du point de vue des pertes de puissance de l'entraînement.Il est possible d'exécuter d'une manière identi- que les deux douilles introduites dans l'enveloppe formant le piston, ce qui correspond à des frais d'outillage faibles et facilite nettement le stockage des pièces. Les pattes formant la surface de came du piston peuvent être découpées ou grugées et pliées simplement et sans enlèvement de copeaux dans l'enveloppe ou les douilles, de sorte qu'aucune opération par enlèvement de copeaux ou par façonnage spécial de la matière de base n'est nécessaire. Si les pattes, comme une autre caractéristique de l'invention le propose, sont courbées dans la direction péri- phérique du disque à came, il se forme, entre les pattes et les surfaces de came correspondantes du disque à came, des coins de graissage qui réduisent le frottement et l'usure des pièces glissant les unes sur les autres. Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, on obtient aussi une réduction du frottement du fait que les pattes et/ou les surfaces de came du disque à came sont revê- tues avec une couche d'une matière à faible friction. Pour empêcher le piston de tourner par rapport au cylindre, on propose, suivant d'autres caractéristiques de l'invention, que la surface cylindrique extérieure du piston ou l'alésage du cylindre soit muni au moins d'une saillie radiale et que l'alésage du cylindre ou la surface cylindrique extérieure du piston soit muni d'un évidement correspondant, la saillie pénétrant dans l'évidement, ou encore que la surface cylindrique extérieure du piston et l'alésage correspondant du cylindre soient munis chacun d'au moins un évidement recevant des éléments roulants. Grâce à la simplicité de fabrication du piston par em- boutissage profond ou par un procédé analogue et par suite de la possibilité d'usiner l'alésage du cylindre par brochage ou par un procédé analogue, on peut obtenir, suivant une autre caractéristique de l'invention, une immobilisation également en rotation en donnant au piston et à l'alésage du cylindre une forme non circulaire, par exemple une forme elliptique ou analogue. L'exécution conforme à l'invention permet aussi de créeer une pompe à piston à double effet, le deuxième volume de pression étant délimité par la surface frontale intérieure de l'enveloppe. Comme on ne peut pas obtenir de cette façon le volume de compression le plus petit possible, on propose, suivant d'autres caractéristiques de l'invention, de rabattre radialement vers l'intérieur le bord libre de l'enveloppe jusque dans la zone de l'arbre d'entraînement du disque à came ou d'exécuter la douille placée sur le côté de l'arbre d'entraî- nement avec un fond muni d'un orifice de passage pour l'arbre d'entraînement du disque à came. Dans ces exécutions, l'inter- valle inévitable entre l'arbre d'entraînement du disque à came ou la saillie annulaire de ce disque et l'intérieur du bord rabattu ou l'orifice de passage pratiqué dans le fond du boîtier est rendu étanche d'une manière appropriée. Il est avantageux aussi de rendre étanche le volume de compression par rapport à la paroi de carter traversée par l'arbre d'en- traînement du disque à came. On expliquera l'invention plus en détail à l'aide de quelques modes de réalisation donnés comme exemples et qui sont représentés par les dessins annexés; sur ces dessins: la figure 1 est une coupe en longueur d'une pompe à piston (suivant A-A de la figure)2; la figure 2 est une coupe transversale de la pompe à piston suivant B-B de la figure 1; la figure 3 est une coupe longitudinale du piston et du disque à came d'une forme d'exécution légèrement différente; la figure 4 est une coupe longitudinale d'une pompe à piston(suivant C-C de la figure 5)et la figure 5 est une coupe transversale de la pompe à piston suivant D-D de la figure 4. La pompe à piston suivant les figures 1 et 2 se compose essentiellement du cylindre 1, qui est fermé à une extrémité par un couvercle 4 recevant la soupape d'aspiration 2 et la soupape de refoulement 3 et, à l'autre extrémité, par un couvercle 8 présentant une ouverture 5 pour l'arbre d'entraî- nement 6 d'un disque à cames 7, ainsi que du piston 10 monté mobile en vaet-vient coaxialement par rapport à l'arbre d'entraînement 6 dans l'alésage 9 du cylindre 1. Le piston 10 se compose d'une enveloppe ll à paroi mince, fermée d'un côté, ainsi que de deux douilles 12, également à paroi mince, dispo- sées axialement l'une à côté de l'autre, dans l'alésage de cette enveloppe 11. Après l'assemblage du piston 10, les deux douilles 12 sont fixées dans l'enveloppe 11 par le bord libre 13 de celle-ci, qui est rabattu radialement vers l'intérieur. Chaque douille 12 présente deux pattes 14 diamétralement opposées et formant entre elles un espace intermédiaire axial , dans lequel pénètre le bord du disque à came 7 portant les surfaces 16 de cames. Comme on l'a dit,le disque à came 7 est solidaire d'un arbre d'entraînement 6 tourillonnant dans un palier 17 monté dans le couvercle 8 du cylindre 1. Quand il se produit une rotation de l'arbre d'entraînement 6 et du disque à came 7, les surfaces de came 16 font subir, par l'in- termédiaire des pattes 14, un va-et-vient au piston 10 guidé dans l'alésage 9 du cylindre 1 et elles font ainsi varier le volume du volume de compression 19 compris entre la surface frontale 18 du piston 10 et le couvercle 4. Un déplacement du piston 10 vers le haut provoque, par l'intermédiaire de la soupape d'aspiration 2, l'aspiration d'un fluide, qui, pendant le mouvement suivant du piston 10 vers le bas, est comprimé et refoulé à l'ouverture de la soupape de refoulement 3. Suivant la forme du disque à came 7, un tour de l'arbre d'entraînement 6 peut provoquer une ou plusieurs courses du piston 10. Pour que le piston 10 ne tourne pas avec le disque à came 7, le piston comporte, à l'extrémité libre de sa surface latérale, deux évidements axiaux 20 diamétralement opposés et obtenuspar empreinte ou d'une manière analogue, alors que l'alésage 9 du cylindre 1 comporte aussi, sur une partie de sa longueur, des évidements 21 axiaux et diamétralement opposés, ces évidements 20, 21 recevant des billes 22. Alors que, dans l'exemple d'exécution suivant les figures 1 et 2, le disque à came 7 est usiné dans -la masse par enlèvement de copeaux, celui de la figure 3 est fabriqué sans enlèvement de copeaux à la presse ou d'une façon analogue, à partir d'un disque plat. On voit ici clairement comment les pattes 14 sont courbées dans le sens périphétique et forment ainsi des fentes cunéiformes qui retiennent le produit de grais- sage et réduisent le frottement et l'usure. L'exemple d'exécution d'après les figures 4 et 5 re- présente une pompe à piston à double effet; il se distingue essentiellement de la forme d'exécution selon les figures 1 et 2 par le profil transversal du piston et du cylindre ainsi que par la structure du piston. Comme on le voit en particulier sur la figure 5, le piston 10 et l'alésage 9 du cylindre 1 ont une forme elliptique, ce qui empêche la rotation du piston 10 par rapport au cylindre 1. Le piston 10 se compose ici d'une enveloppe cylin- drique 11 ouverte aux deux extrémités et de deux douilles 12 introduites axialement l'une à côté de l'autre dans l'alésage de cette enveloppe 11, l'une des douilles (l'inférieure) étant fermée d'un côté et formant la surface frontale 18 du piston 10, pendant que l'autre douille (supérieure) 12 disposée sur le côté de l'arbre d'entraînement 6 du disque à came 7 comporte un fond 24 muni d'un orifice de passage 23 pour l'arbre 6, le fond 24 formant, en combinaison avec le joint 26 introduit dans un renfoncement 25, la deuxième surface frontale 27 du piston 10. Cette deuxième surface frontale 27 délimite, en combinaison avec le couvercle 8, un autre volume de compression 28. Comme le couvercle 4, le couvercle 8 présente des soupapes d'aspiration 2 et le refoulement 3, qui ne sont pas représentées plus en détail. Le disque à came 7 est par ailleurs muni d'une saillie annulaire 29 dirigée vers le palier 17, contre la surface cylindrique extérieure de laquelle glisse le joint 26. Par rapport à une exécution à simple effet, celle-ci permet, pour un tour de came, de véhiculer environ un débit double de fluide ou, pour un même débit, de réduire nettement la course. REVENDICATIONS 1. Pompe à piston comportant un pistoni mobile en va- et-vient dans un cylindre et disposé coaxialement par rapport à un arbre d'entraînement, ce piston portant une surface de came coopérant avec une surface de came qui est solidaire de l'arbre d'entraînement, tourne avec lui et présente au moins une saillie de came, Caractérisée par le fait que le piston (10) se compose d'une enveloppe (11,12) en une ou plusieurs pièces, fermée d'un côté et à paroi mince et que la surface de came (14) du piston est disposée à l'intérieur de l'évidement central de l'enveloppe (11). 2. Pompe à piston suivant la revendication 1, carac- térisée par le fait que le piston (10) est composé d'une seule enveloppe (11) fermée d'un côté. 3. Pompe à piston suivant la revendication 1, carac- térisée par le fait que le piston se compose d'une enveloppe (11) et de deux douilles à paroi mince disposées axialement l'une à côté de l'autre dans l'alésage de cette enveloppe. 4. Pompe à piston suivant la revendication 3, carac- térisée par le fait que l'enveloppe (11) est fermée d'un côté. 5. Pompe à piston suivant la revendication 3, carac- térisée par le fait que l'enveloppe (11) est cylindrique et ouverte des deux côtés, cependant qu'au moins une des douilles (12) est fermée d'un côté. 6. Pompe à piston suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisée par le fait que la surface de came du piston (10) est formée par une patte (14) dirigée radialement vers l'intérieur. 7. Pompe à piston suivant la revendication 6, carac- térisée par le fait que la patte (14) est découpée dans la section en forme de douille de l'enveloppe. 8. Pompe à piston suivant l'une quelconque des revendi- cations 3 à 7, caractérisée par le fait que les douilles (12) comportent chacune sur les côtés frontaux se faisant face au moins une patte (14) dirigée radialement vers l'intérieur, les pattes des deux douilles formant entre elles un espace inter- médiaire axial dans lequel pénètre le bord d'un disque (7) portant les surfaces de came (16) tournant avec l'arbre d'entraînement. 9. Pompe à piston suivant la revendication 8, carac- térisée par le fait que les douilles comportent chacune deux pattes (14) diamétralement opposées et dirigées radialement vers l'intérieur. 10. Pompe à piston suivant l'une quelconque des reven- dications 6 à 9, caractérisée par le fait que les pattes (14) sont courbes dans le sens périphérique du disque à came (7). 11. Pompe à piston suivant l'une quelconque des reven- dications 6 à 10, caractérisée par le fait que les pattes (14) et/ou les surfaces de came (16) du disque à came (7) sont revêtues d'une couche d'une matière à faible friction. 12. Pompe à piston suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 11, caractérisée par le fait que la surface latérale du piston (10) ou l'alésage (9) du cylindre (l)est muni d'au moins une saillie radiale et que l'alésage (9) du cylindre (1) ou la surface latérale du piston (10) est muni d'un évidement correspondant, ladite saillie pénétrant dans ledit évidement pour empêcher la rotation du piston par rapport au cylindre. 13. Pompe à piston suivant l'une quelconque des revew- dications 1 à 11, caractérisée par le fait que la surface latérale du piston (10) et l'alésage (9) correspondant du cylindre (1) sont munis chacun d'un évidement axial(20,21), évidement dans lequel sont introduits des éléments roulants empêchant la rotation du piston par rapport au cylindre. 14. Pompe à piston suivant une des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait que le piston (10) et l'alésage (9) du cylindre (1) ont, pour empêcher une rotation, une forme différente du cercle, par exemple une forme en ellipse ou analogue. 15. Pompe à piston suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 14, caractérisée par le fait que le bord libre (13) de l'enveloppe (11) tourné vers l'arbre d'entraînement (6) du disque à came (7) est rabattu radialement vers l'intérieur, jusque dans la zone de l'arbre d'entraînement (6) du disque à came (7). 16.-Pompe à piston suivant l'une quelconque des reven- dications 5 à 14, caractérisée par le fait que la douille (12) disposée sur le côté de l'arbre d'erirainement (6) du disque à came (7) comporte un fond (24) muni d'un orifice de passage (23) pour l'arbre d'entraînement (6) du disque à came (7). 17. Pompe à piston suivant la revendication 15 ou 16, caractérisée par le fait que l'intervalle entre l'intérieur du bord rabattu (13) de l'enveloppe (11) ou l'orifice de pas- sage (23) de la douille (12) et la surface latérale de l'arbre d'entraînement (16) ou d'une saillie annulaire (29) du disque à came est fermé par un joint.