Brevet FR2504991A1 — publié le 19821105

La présente invention se rapporte à des pom- pes à palettes destinées à être utilisées dans les systè- mes de direction assistée. A mesure que les véhicules automobiles devien- nest plus petits et que le nombre des véhicules du type à traction avant s'accroît, l'espace disponible sous le capot moteur du véhicule devient de plus en plus réduit. Il devient par conséquent nécessaire de diminuer l'encom- brement des appareils accessoires, tels que les pompes de direction assistées, les alternateurs électriques et les compresseurs de climatisation et d'augmenter la souplesse de leurs agencements de montage sur le moteur Lorsque la pompe de direction assistée est réalisée sous une forme plus compacte, le structure supportant l'arbre d'entraîne- ment doit être raccourcie L'application d'une charge en porte-à-faux, qui est utilisée avec les pompes de direc- tion assistée classique, engendre des contraintes élevées dans les roulements. Conformément à l'invention, il est prévu une poupe de direction assistée du type à palettes comprenant un corps à peu près cylindrique ayant une ouverture de pas- sage d'arbre à une première extrémité et une plus grande ouverture à l'autre extrémité, un arbre d'entraînement s' étendant à travers ladite ouverture et étant monté rota- tif au voisinage d'une extrémité, dans le corps, une pla- que annulaire de pression en contact d'étanchéité contre le corps, ou carter, et disposée de façon à entourer 1 ' arbre, un ensemblede pompe à palettes disposé dans le car- ter axialement adjacent à la plaque de pression dans la direction de l'ouverture la plus grande et ayant un rotor accouplé à l'arbre d'entraînement de façon à être entrai- né par celui-ci, une plaque de butée disposée axialement adjacente à l'ensemble de pompe à palettes dans la direc- tion de l'ouverture la plus grande et portant à rotation l'autre extrémité de l'arbre d'entraînement, la plaque de butée étant en contact d'étanchéité contre le carter et et coopérant avec celui-ci pour obturer l'ouverture la plus grande, une bague de verrouillage étant en appui contre le carter et la plaque de butée pour limiter le déplacement axial de la plaque de butée dans une première direction, un orifice d'entrée de fluide formé dans la plaque de bu- tée pour introduire du fluide dans l'ensemble de pompe à palettes, un orifice de sortie du fluide formé dans la pla- que de pression pour distribuer le fluide refoulé par 1 ' ensemble de pompe et une chambre de pression délimitée par le carter et la plaque de pression, ladite chambre de pres- sion étant en communication avec l'orifice de sortie et coopérant avec la plaque de pression pour engendrer une charge de pression axiale sur la plaque de pression en di- rection de l'ensemble de pompe et de la plaque de butée afin de repousser la plaque de pression, l'ensemble de pom- pe à palettes et la plaque de butée contre la bague de ver- rouillage. Une telle pompe de direction assistée, du ty- pe à palettes, est une pompe qui peut avoir une faible en- combrement et qui peut être utilisée avec un réservoir si- tué à distance et elle permet une répartition améliorée des charges appliquées aux roulements de l'arbre d'entraîne- ment. Dans un mode réalisation préféré d'une pompe de direction assistée du type à palettes selon l'invention, la plaque de butée est disposée adjacente à l'extrémité ou- verte du carter cylindrique et sert de couvercle d'extrémi- té pour la pompe Lorsque la plaque de butée est disposée ainsi sa région immédiatement adjacente à la pression at- mosphérique est au niveau de la pression de suralimenta- tion et non à la haute pression du système Ainsi, le flé- chissement de la plaque de butée a une valeur minimale de sorte qu'une structure support de roulement peut être pré- vue dans la plaque de butée Une structure de support de roulement est également prévue dans le carter ou corps de la pompe de sorte que le rotor de la pompe, qui est accou- plé à l'arbre de manière à être entraîné par lui, est porté entre les deux points de support de roulement La plaque de pression de la pompe est disposée adjacente à l'extré- mité de sortie de l'arbre du carter de sorte que le flui- de refoulé par la pompe est envoyé dans la chambre de pres- sion située entre le carter et la plaque de pression A partir de cette chambre, le fluide sous une pression éle- vée est envoyé à un distributeur de commande de débit dont l'axe longitudinal est disposé à angle droit de l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement de la pompe et fonction- ne d'une manière classique pour distribuer le fluide L'é- coulement retournant à la pompe traverse l'orifice d'entrée et assure la suralimentation de l'intérieur du carter par le procédé d'aspiration bien connu. D'autres caractéristiques et avantages de 1 ' invention ressortiront de la description qui va suivre don- née à titre d'exemple non limitatif et en regard des des- sins annexés sur lesquels la Fig 1 est une vue en élévation et en coupe longitudinale, d'un mode de réalisation d'une pompe de di- rection assistée selon l'invention, avec les organes asso- ciés représentés schématiquement; la Fig 2 est une vue en coupe suivant la li- gne 2-2 de la Fig 1 et dans le sens des flèches; la Fig 3 est une vue en coupe suivant la li- gne 3-3 de la Fig 2 et dans le sens des flèches; et la Fig 4 est une vue en coupe suivant la li- gne 4-4 de la Fig 2 et dans le sens des flèches. Aux dessins, dans les diverses vues desquels on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments, montre une pompe de direction assistée, désignée dans son ensemble par la référence 10, qui fournit du flui- de sous pression par un conduit 12 à un mécanisme classi- que 14 de direction assistée Le fluide est renvoyé à un réservoir 16 ou bâche situé à distance par un conduit 18 Le fluide du réservoir 16 est conduit à un orifice d'entrée de la pompe 10 par un conduit 22 La pompe 10 est en- traîné de préférence au moyen d'une transmission à cour- roie, par un moteur 24 à combustion interne. La pompe 10 de direction assistée comporte un corps ou carter 26 à peu près cylindrique ayant une grande extrémité ouverte 28 et une ouverture 30 de passa- ge d'arbre Une cavité cylindrique centrale 32 est formée adjacente à l'extrémité ouverte 28 et cette cavité cylin- drique 32 loge une plaque de pression 34, un ensemble de pompe à palettes, désigné dans son ensemble par la référen- ce 36, et une plaque de butée 38 La pompe 36 comporte un rotor 40, une série de palettes 42 et une came -annulaire 44 La construction de l'ensemble 36 de pompe à palettes est bien connue et on peut en trouver une description plus complète dans les brevets des E U A ne 3 207 077 iou né 3 253 548. Le rotor 40 comporte une partie centrale can- nelée 46 qui est liaison d'entraînement avec des cannelures 48 formées sur un arbre d'entraînement 50 L'arbre d'en- trainement 50 est agencé à être relié positivement au mo- teur 24 et il est monté rotatif dans un ensemble 52 de rou- lement et de joint d'étanchéité fixé dans le carter 26 et dans un ensemble 54 de roulement monté dans le plaque de butée 38 La plaque de butée 38 est retenue dans la ca- vité 32 par une bague d'arrêt 56 qui limite le déplace- ment de la plaque de butée 38 vers la gaucfie en considé- rant les Fig 1, 3 et 4 La surface extérieure de la pla- que de butée 38 est cylindrique et est en appui contre une bague d'étanchéité 58 qui est disposée dans une rainu- re 60 formée dans le carter 26. Du fait que la plaque de butée 38 elle-même constitue une plaque de fermeture pour la grande extrémi- té ouverte du carter, l'arbre d'entraînement peut s'éten- dre plus loin que dans les dispositifs antérieurs en di- rection de la grande extrémité ouverte, ce qui permet de raccourcir la longueur axiale de la pompe. La plaque de pression 34 est disposée dans la cavité 32 et présente une forme annulaire, ayant une ouverture centrale 62 à travers laquelle s'étend l'arbre d'entraînement 50 L'ouverture centrale 62 est alignée avec un manchon 64 qui est également aligné avec un alé- sage 66 formé dans le rotor 40. Comme on le voit sur la Fig 1, la plaque de pression 34 comporte deux passages de sortie 68 qui con- duisent le fluide provenant de l'ensemble 36 à une cham- bre de pression 70 délimitée par la face de droite de la plaque de pression 34, la surface d'extrémité de la cavi- té 32 et la surface extérieure de l'ensemble 52 de roule- ment et de joint d'étanchéité La chambre de pression 70 à une surface en section transversale inférieure à la sur- face totale en section transversale de la plaque de pres- sion 34 La chambre 70 est séparée de manière étanche du reste de la cavité par un joint d'étanchéité 72 qui fait partie de l'ensemble 52 de roulement et de joint d'étan- chéité et par un joint d'étanchéité 74 qui est disposé entre la plaque de pression 34 et la surface cylindrique extérieure de la cavité 32 Le fluide contenu dans la cham- bre 70 est amené par un passage 76 dans un distributeur de commande classique 78 monté dans le carter 26 Le dis- tributeur de commande 78 est agencé de la même façon que le distributeur de commande décrit dans les brevets des E.U A précités et il comporte un tiroir 80 qui est mon- té coulissant dans un alésage 82 L'axe central du tiroir est perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre d' entraînement 50 et décalé par rapport à cet axe Du fluide sous pression fourni au distributeur 78 s'écoule à travers un étranglement 84 formé dans un raccord 85 ayant un ori- fice de sortie (de refoulement) 87 L'orifice de sortie 87 est raccordé au conduit 12. La pression du fluide contenu dans le passa- ge 76 agit directement sur l'extrémité de gauche du tiroir La pression régnant au col de l'étranglement 84 est transmise par des passages 86, 88 et 90 à l'extrémité de droite du tiroir 80 D'une manière bien connue, lorsque la perte de charge à travers l'étranglement 84 atteint une valeur prédéterminée, indiquant que le débit désiré a été établi, le tiroir 80 se déplace vers la droite à l'en- contre de la sollicitation d'un ressort 92 permettant, de ce fait, au fluide en excès de contourner le mécanis- me de direction 14 en s'écoulant par un passage de retour (de dérivation) 94 Le passage de retour 94, comme on le voit sur la Fig 1, communique directement avec l'intérieur de la cavité 32. Le fluide dans le passage 94 tout en s'écou- lant du distributeur 78 dans la cavité 32, traverse une partie de l'orifice d'entrée 20 Du fait de la vitesse é- levée du fluide dans le passage 94, il se produit le phé- nomène connu sous la désignation d'aspiration, ce qui a pour effet-de produire une pression de suralimentation dans la cavité 32 Cette pression de suralimentation est utile pour empêcher la cavitation aux orifices d'entrée de l'ensemble 36 de pompe à palettes. Comme on le voit sur la Fig 3 deux évide- ments 96 sont formés dans la plaque de pression 34, ces évidements permettant la communication entre la cavité 32 et l'ensemble 36 de pompe Deux évidements 96 sont égale- ment formés dans la plaque de butée 38, évidements qui per- mettent la communication entre la cavité 32 et l'ensemble 36 de pompe D'une manière bien connue, ces évidements 96 et 98 forment les orifices d'entrée de l'ensemble 36 de pompe à palettes et les passages 68 et une série d'évide- ments borgnes 100 forment les orifices de refoulement de l'ensemble 36. Comme on le voit sur la Fig 3, la plaque de pression 34 est repoussée vers la gauche par une série de ressorts 102 de telle sorte que la plaque 34, la came annulaire 44 et la plaque de butée 38 sont repoussées vers la gauche de façon à maintenir la plaque de butée 38 en appui contre la bague d'arrêt 56 Les ressorts 102 assurent que la plaque de pression 34, came annulaire 44 et la pla- que de butée 38 sont maintenues en butée de sorte que la pression de fluide ne s'échappe pas hors de l'intérieur de l'ensemble 36 vers la cavité 32 lorsque la pompe est ini- tialement mise en marche ou pendant le fonctionnement à basse pression Aux pressions élevées de la pompe, le flui- de contenu dans la chambre 70 engendre une force de pres- sion qui agit sur la face d'extrémité de droite de la pla- que de pression 34 et s'ajoute à la force des ressorts 102 pour assurer l'intégrité de l'étanchéité de la plaque de butée 38, de la came 44 et de la plaque de pression 34. Comme il est bien connu, la plaque de butée 38, la came 44 et la plaque de pression 34 doivent être maintenues en alignement axial Ces éléments doivent être également fixés à l'encontre d'une rotation relative et empêchés de tourner par rapport au carter 26 L'alignement axial et l'immobilisation en rotation de ces pièces sont obtenus par l'emploi de deux goujons 104, comme représen- té sur la Fig 4 Les goujons 104 sont fixés au carter 26, traversant avec un ajustement serré des trous formés dans la plaque de pression 34 et dans la came 44 et sont alignés dans des trous borgnes formés dans la plaque de butée 38. Comme on le voit sur les Fig 1, 3 et 4, le carter 26 comporte une surface extérieure cylindrique à son extrémité de gauche Cette surface cylindrique peut être utilisés comme surface de montage lorsque la pompe 10 de direction assistée est montée sur le moteur 24 La surface extérieure du carter 26 peut être filetée de sorte que 1 ' on peut visser la pompe 10 dans un support ou direçtement dans une ouvertre filetée comrlémrentairé foriée dans le bloc-moteur. Suivant une variante, la surface cylindrique extérieure du carter 26 peut être serrée contre une surface semi-cylindri- que concave correspondante formée sur le moteur ou sur un support fixé au moteur Grâce à l'utilisation d'une surface cylindrique comme moyen de montage on peut régler sur un grand intervalle l'orientation angulaire de l'orifice d' entrée 20 et de l'orifice de refoulement 87 raccordé au conduit 12 de la pompe 10 De ce fait, la pompe de direc- tion assistée peut être adaptée à une grande diversité d' applications des moteurs dans lesquelles le réservoir principal à fluide est monté en u N e m " 1 a c e- ment éloigné de la pompe La présence d'un support de ro- tation pour l'arbre d'entraînement 50 dans la plaque de butée 38 permet de réduire considérablement la longueur axiale de la pompe 10 par rapport aux pompes classiques de direction assistée aussi bien du type à réservoir éloi- gné que du type à réservoir incorporé. Ainsi, la pompe de direction assistée du ty- pe à palettes selon l'invention décrite permet de raccou- cir la pompe et de diminuer la dimension diamétrale exter- ne, ces facteurs contribuant tous deux à l'obtention d'un encombrement réduit et, en outre, la pompe permet l'em-I ploi d'un réservoir situé dans un emplacement éloigné et elle assure un meilleur support de l'arbre d'entraînement. REVENDICATIONS - 1. Pompe de direction assistéedu type -à palettes, dans laquelle un carter ( 26) à peu près cylindrique a une ouverture ( 30) de passage d'arbre à une première extrémité et une plus grande ouverture ( 28) à l'autre extrémité, un arbre d'entraînement ( 50) s'étend à travers l'ouverture de passage d'arbre et est porté à rotation, au voisinage d'une extrémité, dans le carter et un ensemble ( 36) de pompe à palettes est monté dans le carter et comporte un rotor relié positivement à l'arbre d'entraînement, caractérisée en ce qu'elle comprend une plaque de pression annulaire ( 34) en contact d'étanchéité contre le carter ( 26) et disposée de façon à entourer l'arbre d'entraînement ( 50), l'ensemble ( 36) de pompe à palettes étant dispo- sé dans le carter axialement adjacent à la plaque de pression dans la direction de l'ouverture plus grande, une plaque de butée ( 38) disposée axialement adjacente à l'ensemble de pompe à palettes et portant à rotation l'autre extrémité de l'arbre d'entraînement, la plaque de butée étant en contact d'étanchéité avec le carter et coopérant avec lui pour obturer ladite ouverture plus grande, une bague d'arrêt ( 56) en appui contre le carter et la plaque de butée pour limiter le dépla- cement axial de la plaque de butée dans une première direction, un orifice ( 98) d'entrée du fluide formé dans la plaque de butée pour introduire du fluide dans l'ensemble de pompe à palettes, un orifice ( 68) de sortie du fluide formé dans la plaque de pression pour distribuer le fluide refoulé par l'ensemble de pompe à palettes et une chambre de pression ( 70) déli- mitée par le carter et la plaque de pression, cette chambre de pression étant en communication avec l'orifi- ce de sortie et coopérant avec la plaque de pression pour engendrer une charge de pression axiale sur la plaque de pression en direction de l'ensemble de pom- pe à palettes etde la plaque de butée afin de repous- ser la plaque de pression, l'ensemble de pompe à pa- lettes et la plaque de butée contre la bague d'arrêt. 2 Pompe selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la chambre de pression ( 70) formée par le carter ( 26) et la plaque de pression ( 34) a une surface en section transversale inférieure à la surface totale ou section transversale de la plaque de pression. 3 Pompe selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un orifice ( 87) de sortie du fluide et un orifice ( 201 d'entrée du fluide sont agencés de façon à évacuer le fluide de la pompe et à fournir du fluide à la pompe respective- ment et en ce qu'un distributeur ( 80) de commande d'écoulement est monté dans le carter ( 26) transversa- lement à l'arbre d'entraînement ( 50) et comporte des parties respectives en communication avec les orifi- ces de sortie et d'entrée du fluide