Brevet FR2504608A1 — publié le 19821029

La Présente invention se rapporte aux pompes à palettes coulissantes appelées habituellement pompes à palettes, équilibrées en pression et à amorçage automati- que. Certaines pompes pour direction assistée de la technique antérieure, dont-un exemple est décrit dans le brevet des E U A N O 3 973 881, comportaiént un canal spécial de circulation du fluide contenu derrière les pa- lettes dans une pompe à palettes équilibrée pour améliorer l'amorçage à froid Ce canal spécial s'étend de l'espace délimité sous les palettes situées dans le quadrant de pression ou de refoulement à l'espace délimité sous les palettes situées dans le quadrant d'admission en massant par une gorge circonférentielle ménagée dans la plaque de butée axiale La plaque de pression présente une gorge ménagée dans le quadrant d'admission et qui fait communi- quer le fluide contenu sous les palettes situées dans le quadrant d'admission avec le courant de refoulement de la pompe Cette construction assure certes un amorçage rapide mais elle induit une haute pression sous les palettes lorsque la température de fonctionnement de l'installation est au niveau normal et que la pompe travaille dans l'in- tervalle des vitesses normales Cette haute pression sous les palettes risque d'entraîner une usure prématurée et de réduire la durée de vie de la pompe. L'invention a pour objet une pompe à palettes équilibrée en pression et à amorçage automatique qui com- prend un corps renfermant un rotor, une série de palettes montées coulissantes dans des rainures de logement respec- tives formées-dans le rotor, un anneau à came, une plaque de pression comportant des orifices, une plaque de butée axiale comportant des orifices, deux évidements curvili- gnes ménagés circonférentiellement dans la plaque de butée axiale, dans l'alignement axial de cavités situées sous les palettes, formées dans le rotor de la nompe, les évi- dements s'étendant sur une longueur d'arc égale à celle comprise entre deux orifices adjacents et les évidements curvilignes ménagés dans la Dlaque de butée axiale étant reliés entre eux par deux passages étranglés de section libre prédéterminée pour permettre l'écoulement se produi- sant sous les palettes, et quatre évidements curvilignes ménagés circonférentiellement dans la plaque de pression et dont chacun est aligné radialement sur un orifice cor- respondant, les évidements curvilignes adjacents de la plaque de pression étant reliés entre eux par deux passa- ges étranglés pour permettre au fluide de s'écouler de la zone située audessous de l'orifice d'entrée correspondant, à la zone située au-dessous de l'orifice de sortie corres- pondant, dans le sens de la rotation de la pompe, et les passages étranglés ménagés dans la plaque de pression ayant une section libre représentant de 15 à 23 % de la section libre des passages étranglés de la plaque de butée axiale de manière à laisser passer un petit débit de flui- de en dérivation par rapport au débit s'écoulant entre les évidements curvilignes de la plaque de butée axiale. De cette façon, il est possible d'obtenir une assistance par pression du déplacement radial des palettes vers l'extérieur qui a pour effet d'améliorer l'amorçage de la pompe tout en évitant des pressions anormalement élevées sous les palettes aux températures normales de fonctionnement Cette assistance par pression est assurée par le passage étranglé pour le fluide contenu sous les palettes, qui est ménagé dans la mlaque de pression et qui est en parallèle avec le passage étranglé ménagé dans la plaque de butée axiale et possède une section libre com- prise entre 15 et 23 % de la section libre du passage étranglé ménagé dans la plaque de butée axiale. Aux basses températures, le passage étranglé ménagé dans la plaque de pression est suffisant pour obli- ger la majeure partie du fluide contenu sous les palettes à s'écouler par le passage ménagé dans la plaque de butée axiale, d'o il est envoyé à la face interne des palettes dans le quadrant d'admission, pour assurer une assistance au déplacement radial vers l'extérieur ou à la mise en 250460 i extension des palettes Aux températures de fonctionnement normales, il passe un débit suffisant par le passage étran- glé de la nlaque de pression pour empêcher la pression ré- gnant sous les palettes dans le quadrant de refoulement de devenir nettement supérieure à la pression de refoulement de la pompe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre Aux dessins annexes, donnés uniquement à titre d'exemnle, la figure 1 est une vue en coupe avec cer- taines parties représentées en élévation, d'un mode de réalisation d'une oompe à palettes équilibrée en pression et à amorçage automatique suivant l'invention, réalisée ici sous la forme d'une pompe de direction assistée pour véhicules; la figure 2 est une vue qui montre les dis- positions relatives de certaines des pièces de la pompe. Sur les dessins, la figure 1 montre une pompe de direction assistée, désignée dans son ensemble par la référence 10 et qui comprend un corps 12 et un carter ré- servoir 14 solidaire de ce corps Le corps 12 renferme une chambre intérieure 16 de forme à peu près cylindrique dans laquelle sont disposés une plaque de butée axiale 18, une couronne ou un anneau à came 20, une plaque de pression 22, un ressort de retenue 24 et un chapeau d'extrémité 26. Le chapeau 26 est retenu dans le corps par une bague d'ar- rêt 28 La plaque de butée axiale 18, la came 20 et la plaque de pression 22 sont maintenues alignées axialement et angulairement par deux broches 30 qui s'étendent depuis des ouvertures (non représentées) ménagées-dans le corps 12 jusqu'au chapeau terminal 26. La came 20 entoure un rotor 32 qui y est mon- té rotatif et présente une série de rainures 34 de loge- ment des palettes Chaque rainure 34 reçoit à coulissement une palette 36 qui est adaptée pour se déplacer radiale- ment vers l'extérieur et venir buter contre la surface C 4608 interne de la came 20 de sorte qu'il se forme une chambre à fluide entre deux palettes 36 adjacentes. Comme on peut le voir sur la fiqure 2, chaque rainure 34 se prolonge suffisamment radialement vers l'in- térieur pour qu'il existe également un espace disponible pour contenir du fluide sous la palette (c'est-à-dire dans un emplacement adjacent à l'extrémité radialement inté - rieure de la palette correspondante) La olaque de butée axiale 19 et la plaque de pression 22 coopèrent avec le rotor et la came pour définir la dimension axiale des chambres à fluide formées entre des palettes 36 adjacentes. La plaque de butée axiale 18 nrésente deux orifices d'ad- mission 38 diamétralement opposés et deux orifices de re- foulement 40 diamétralement opposés Les orifices de re- foulement 40 ne sont constitués que par des évidements borgnes et ne traversent pas entièrement l'épaisseur de la plaque de butée axiale 18. La plaque de pression 22 présente deux ori- fices d'admission 42 diamétralement opposés qui sont ali- gnés axialement sur les orifices d'admission 38 et deux orifices de refoulement 44 diamétralement opposés qui sont alignés axialement sur les orifices de refoulement Les orifices de refoulement 40 et 44 sont également mis en communication entre eux pour la circulation du fluide par deux ouvertures cylindriques 46 qui sont for mées dans la came 20. Le ressort de retenue 24 exerce une force suffisante pour maintenir la olaque de nression 22, la came 20 et la plaque de butée axiale 18 dans les positions relatives d'appui qui sont représentées sur la figure 1. Le rotor 32 présente une cannelure centrale 48 qui est reliée mour l'entraînement à un arbre moteur 50, lequel est entraîné mar un moteur primaire tel que le moteur à combustion interne d'un véhicule. Lorsque l'arbre moteur 50 est entraîné en rotation, les chambres comprises entre les palettes 36 adjacentes s'agrandissent et se contractent d'une façon D 54608 connue de sorte que le fluide pénètre dans les chambres lorsque ces chambres sont alignées sur les orifices 38 et 42 et qu'elles se vident lorsqu'elles sont alignées sur les orifices 40 et 44 Les orifices 44 débouchent dans l'espace compris entre la plaque de pression 22 et le chapeau terminal 26 Le fluide contenu dans cet espace est déchargé à travers un passage 52 dans un régulateur classique de pression et de réglage de débit qui permet à la pompe de fournir un débit prédéterminé par un orifice de refoulement non représenté tandis que le reste du flui- de retourne aux orifices d'entrée 38 et 42 par un passage 56. Le régulateur de débit 54 travaille d'une façon connue Si nécessaire, on peut trouver une descrip- tion plus complète dans le brevet des E U A n O 3 207 077, la pompe décrite dans ce brevet étant à peu près la même que la construction décrite ci-dessus. Le fluide contenu sous les palettes 36 dans les rainures 34 subit également une action de pompage Le fluide contenu sous les palettes situées dans le quadrant de refoulement, c'est-à-dire sous les palettes qui passent au droit des orifices 40 et 44, est refoulé d'au-dessous de ces palettes parce que ces dernières se rétractent dans leurs rainures 34 En même temps, les palettes si- tuées dans le quadrant d'admission se mettent en exten- sion, dégageant ainsi un espace qui doit être rempli de fluide Pour faire passer le fluide contenu sous les pa- lettes situées dans le quadrant de refoulement à l'espace situé sous les palettes dans le quadrant d'admission, des passages de fluide sont ménagés dans la plaque de butée axiale 18 et dans la plaque de pression 22 Comme on peut le voir sur la figure 2, la olaque de butée axiale 18 comporte deux passages curvilignes 58 en haricot qui s'é- tendent circonférentiellement et sont alignés radialement sur les orifices d'admission 38, et deux passages 60 ana- logues, également en forme de haricot, qui sont alignés radialement sur les orifices de refoulement 40 Ces passa- ges 58 et 60 sont alignés axialement sur les extrémités radialement intérieures des rainures 34 de logement des palettes. Dans le sens de la rotation de la pompe, qui est désigné par la flèche A, des passages 60 et 58 ménagés dans la plaque de butée axiale 18 et qui se suivent dans cet ordre sont reliés par des passages étranglés 62 Dans le sens opposé, des passages 58 et 60 qui se suivent dans cet ordre sont reliés par des passages 64 qui ont une sec- tion transversale nettement supérieure à celle des passages étranglés 62. La plaque de pression 22 présente deux passa- ges curvilignes 66 en forme de haricot qui s'étendent cir- conférentiellement et sont à peu près alignés sur les ori- fices d'admission 42 et deux passages 68 analogues, égale- ment en forme de haricot, qui sont à peu près alignés sur les orifices de refoulement 44 Les passages 66 et 68 sont alignés axialement sur la zone radialement intérieure des rainures 34 de logement des palettes. Dans le sens de rotation de la pompe, désigné par la flèche A, chaque passage 68 est en communication pour la circulation du fluide avec le passage 66 qui le précède au moyen d'un passage étranglé 70 L'aire de la section de chaque passage étranglé 70 est comprise entre 15 et 23 X de l'aire de la section de chaque passage étran- glé 62 Dans le sens opposé au sens de la rotation de la pompe, les passages 68 et 66 adjacents ne sont pas en communication pour la circulation du fluide. Comme on peut le voir sur la figure 1, les passages 66 traversent toute l'épaisseur de la plaque de pression 22 et ils sont donc en communication pour la cir- culation du fluide avec l'espace compris entre la plaque de pression 22 et le chapeau 26, espace dans lequel le courant de refoulement de fluide de la pompe passe avant de franchir le régulateur 54. Lorsque la pompe est restée au repos pendant un certain temps et que les températures ambiantes sont de modérément à extrêmement froides, il est possible que la pompe ne s'amorce mas rapidement, en tournant à des vi- tesses correspondant à la vitesse de ralenti du moteur, sans une certaine assistance de pression pour la mise en extension des palettes dans le quadrant d'admission Lors- que la Domne est au repos, les palettes situées au-dessus de l'axe horizontal de cette pompe ont tendance à se ré- tracter dans leurs rainures respectives sous l'effet des forces de gravité et les palettes situées au-dessous de l'axe horizontal ont tendance à se mettre en extension dans leurs rainures respectives sous l'effet des mêmes forces. De-cette façon, au démarrage, au moins la moitié des palettes se trouvent en état de fonctionnement. Les palettes opérantes situées dans le quadrant de pres- sion, ou quadrant de refoulement, se rétractent dans leurs rainures respectives et-contraignent le fluide contenu sous les palettes à pénétrer dans les passages en haricot et 68 Le fluide contenu dans les passages 68 rencontre une résistance notable à l'écoulement qui est due à l'é- tranglement 70 mais le fluide contenu dans les passages ne rencontre qu'une résistance nettement plus faible. Il en résulte que la majeure partie du fluide contenu sous les palettes sera envoyé des passages 60 aux passages 58. A sa sortie 58, le fluide est contraint de traverser les rainures de logement des palettes, en pas- sant sous les palettes correspondantes, pour atteindre les passages 66 L'écoulement du fluide contenu, sous les palettes dans le quadrant d'admission, se traduit par la mise en extension des palettes, en garantissant ainsi un amorçage très rapide de la pompe Une petite quantité de fluide passera par les passages étranglés 70 et ne four- nira pas d'assistance à l'extension des palettes. Lorsque la pompe 10 travaille à des tempéra- tures normales, la viscosité du fluide décroit considéra- blement comparativement à l'état de démarrage à froid, de sorte que le débit de fluide passant par les passages étranglés 70 s'accroit De cette façon, aux températures normales de fonctionnement, le fluide contenu sous les palettes dispose de deux passages par lesquels il peut s'écouler du quadrant de refoulement au quadrant d'admis- sion Ceci empêche les pressions établies sous les pa- lettes de s'élever d'une façon aformale au-dessus de la pression régnant dans l'écoulement de refoulement de la pompe Etant donné que les pressions régnant sous les pa- lettes aux températures normales de fonctionnement ne sont pas excessivement élevées, la durée de vie de la pompe n'est pratiquement pas affectée par le léger ac- croissement de la pression régnant sous les palettes. Toutefois, aux basses températures de démarrage, l'amor- çage de la pompe est amélioré en raison de l'assistance par pression apportée à la mise en extension des palettes dans le quadrant d'admission. En l'absence des passages étranglés 70, la durée de l'amorçage de la pompe serait légèrement réduite. Etant donné que la totalité du fluide contenu sous les palettes passerait alors des passages 60 aux passages 58, la pression nécessaire pour faire passer le fluide conte- nu sous les palettes par cet unique trajet pourrait exer- cer une forte charge sur les pointes des palettes au ni- veau des surfaces de la came, de sorte qu'il pourrait en résulter une usure prématurée Cette usure prématurée pourrait réduire la durée de vie de la pompe. Le ressort de retenue 24 doit avoir une ri- gidité suffisante pour surmonter la différence entre la pression maximum qui peut exister entre les côtés gauche et droit de la plaque de pression 22 Un accroissement des pressions sous les palettes se traduit par une plus grande force exercée par le ressort 24. Il ressort de façon évidente de la descrip- tion donnée ci-dessus que l'invention apporte la possibi- lité d'assurer un meilleur amorçage à froid dans une pompe à palettes équilibrée dans laquelle on a établi des trajets d'écoulement parallèles présentant des étran- glements inégaux pour le massage du fluide contenu sous les palettes, de sorte que la majeure partie du fluide contenu sous les palettes est contraint de passer sous les palettes dans le quadrant d'admission avant de rejoindre le courant de refoulement de la pompe, assistant ainsi la mise en extension des palettes. Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, l'utilisa- tion des passages étranglés 70 réduit le risque d'établis- sement de pressions excessivement élevées sous les pa- lettes et, avec un calibrage annroprié de l'étranglement, cette caractéristique garantit l'amorçage de la pompe pendant le démarrage aux basses températures ambiantes. REVENDICATIONS 1 Pompe à palettes équilibrée en pression à amorçage automatique qui comnrend un corps renfermant un rotor, une série de palettes montées coulissantes dans des rainures de logement respectives formées dans le rotor, un anneau à came, une plaque de pression comportant des orifices, une plaque de butée axiale comportant des orifices et au moins un évidement curviligne ménagé cir- conférentiellement dans l'une des plaques et aligné axia- lement avec des cavités délimitées sous les palettes, dans le rotor de la pompe, cette pompe étant caractérisée en ce que la plaque de butée axiale ( 18) comporte deux évidements curvilignes ( 58, 64, 60) dont chacun s'étend sur une longueur d'arc égale à celle comprise entre deux orifices adjacents ( 38, 40), les évidements curvilignes de la plaque de butée axiale étant reliés entre eux par deux passages étranglés ( 62) possédant une section libre prédéterminée pour laisser passer le fluide circulant sous les palettes, la plaque de pression ( 22) présente quatre évidements curvilignes ( 66 et 68) dont chacun est aligné radialement sur un orifice correspondant ( 42 et 44), deux passages étranglés ( 70) reliant les évidements curvi- lignes adjacents de la plaque de pression pour laisser le fluide s'écouler de la zone située au-dessous de l'orifice d'entrée ( 42) correspondant, vers la zone située au-des- sous de l'orifice de sortie ( 44) correspondant, et les passages étranglés ( 70) de la plaque de pression ont une section libre représentant 15 à 23 X de la section libre des passages étranglés ( 62) de la plaque de butée axiale, pour laisser un petit débit de fluide s'écouler en dériva- tion par rapport au débit qui circule entre les évidements curvilignes de la plaque de butée axiale. 2 Pompe à palettes suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'anneau à cane ( 2-) entoure le rotor ( 32) et coopère avec le rotor et avec les palettes ( 36) pour former une série de chambres expansibles qui s'agrandissent lorsque les palettes se déplacent radiale- 250460 O ment vers l'extérieur dans leurs rainures ( 34) respectives et se contractent lorsque les palettes se déplacent radia- lement vers l'intérieur dans leurs rainures, deux fois par tour du rotor, la plaque de butée axiale ( 18) disposée dans le corps ( 12) obture une extrémité axiale des cham- bres et présente deux orifices d'entrée ( 38) diamétrale- ment opposés, deux orifices de sortie ( 40) diamétralement opposés et deux évidements curvilignes ( 58, 64, 60) tels que ceux mentionnés plus haut, qui sont alignés axialement avec les extrémités radiales internes des rainures de lo- gement des palettes, chaque évidement curviligne s'éten- dant dans le sens de rotation de la pompe sur une longueur d'arc à peu près égale à celle séparant les orifices d'en- trée et de sortie adjacents ( 38 et 40) pour laisser le fluide s'écouler des cavités aux extrémités internes des palettes se déplaçant vers l'intérieur, aux cavités adja- centes aux extrémités radiales internes des palettes se déplaçant vers l'extérieur, afin d'assister la mise en textension des palettes pendant le démarrage, deux passa- ges étranglés ( 62) tels que ceux mentionnés plus haut pré- sentant une section libre prédéterminée et reliant les évidements curvilignes ménagés-dans la plaque de butée axiale, la plaque de pression ( 22) disposée dans le corps obturant l'autre extrémité axiale des chambres et présen- tant deux orifices d'entrée ( 42) alignés axialement sur les orifices d'entrée de la plaque de butée axiale, deux orifices de sortie ( 44) alignés axialement avec les ori- fices de sortie de la plaque de butée axiale, et quatre évidements curvilignes ( 66 et 68) tels que ceux mentionnés plus haut s'étendant sur une longueur d'arc à peu près égale à celle comprise entre les orifices correspondants ménagés dans la plaque de pression et étant alignés axia- lement avec les extrémités radiales internes des rainures de logement des palettes, les évidements curvilignes ali- gnés avec les orifices d'entrée traversant la plaque de pression et deux passages étranglés ( 70) tels que ceux mentionnés plus haut ayant chacun une section libre com- prise entre 15 et 23 % de la section des massages étran- glés de la plaque de butée axiale et s'étendant dans le sens de la rotation de la pompe, entre les évidements curvilignes ( 68) alignés radialement avec les orifices de sortie et les évidements curvilignes correspondants ( 66) alignés radialement avec les orifices d'entrée, les évidements curvilignes de la plaque de pression laissant passer en dérivation un petit débit de fluide à partir des cavités adjacentes aux extrémités radiales internes des palettes se déplaçant vers l'intérieur, vers les ca- vités adjacentes aux extrémités radiales internes des pa- lettes se déplaçant vers l'extérieur. Y,