Brevet FR2560939A1 — publié le 19850913

i Cette invention se rapporte à un mécanisme hy- draulique comprenant un piston qui se déplace dans un alésage et une soupape de commande qui peut entrer en action en fonctionnement pour transmettre un liquide sous pression au piston pour faire émerger le piston de son alésage. Dans un exemple d'un tel mécanisme, le piston se comporte comme un actionneur pour provoquer le mouve-' ment d'un élément tel que, par exemple, un élément de soupape qui doit être déplacé rapidement d'une position à une autre. Dans ce cas, la soupape de commande, qui peut être, par exemple, à commande électromagnétique, doit avoir en position ouverte une section de passage qui est suffisamment grande, compte tenu de la pression du liquide, pour permettre au piston de parcourir sa dis- tance prescrite dans le temps voulu. Dans la position fermée de la soupape de commande, l'aire de l'élément mo- bile de la soupape de commande qui est exposée à la pres- sion du liquide doit être aussi faible que possible afin de réduire à un minimum la puissance nécessaire pour fai- re travailler la soupape de commande. Il n'est pas faci- le de concevoir une soupape de commande -qui remplisse les deux conditions exposées ci-dessus. Un autre exemple du mécanisme est celui dans le- quel le mouvement du piston n'est pas utilisé en lui-mê- me pour des besoins de manoeuvre mais o le volume de l'alésage doit s'accroître brusquement sous l'effet du déplacement du piston afin de créer un espace récepteur pour un volume de liquide. Il existe une application d'un tel mécanisme dans un appareil de pompage de carbu- rant destiné à alimenter un moteur à combustion interne en carburant, dans lequel le refoulement d'une pompe à haute pression qui envoie le carburant à un moteur à tra- vers une sortie est brusquement dévié de la sortie vers un espace à basse pression. La soupape de commande préci- tée peut être utilisée pour cette application mais il est à nouveau difficile de concevoir une soupape de com- mande qui remplisse les deux conditions énumérées. Le but de la présente invention est de réaliser un mécanisme hydraulique du genre spécifié d'une façon simple et appropriée. Selon l'invention, un mécanisme hydraulique du genre spécifié comprend une chambre prévue à une extrémi- té de l'alésage et dans laquelle le piston peut péné- trer, une paroi d'extrémité de ladite chambre, un orifi- ce d'entrée formé dans ladite paroi d'extrémité, une sur- face de portée définie sur ledit piston pour coopérer avec la surface de ladite paroi d'extrémité autour dudit orifice d'entrée, un passage qui transmet le liquide sous pression à ladite chambre, ladite soupape de comman- de pouvant être mise en action pour transmettre le liqui- de sous pression audit orifice d'entrée, et des moyens qui sollicitent le piston vers ladite paroi d'extrémité, l'agencement étant tel que, lorsque ladite surface de portée est en contact avec ladite paroi d'extrémité, les forces qui agissent sur ledit piston maintiennent ladite surface en contact avec la paroi d'extrémité mais que, lorsque la soupape de commande est actionnée, la pres- sion du liquide transmis à travers ledit orifice d'en- trée à l'aire de l'extrémité du piston qui est enfermée par ladite surface de portée soit suffisante pour déter- miner le mouvement d'éloignement du piston par rapport à ladite paroi d'extrémité. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexes sur lesquels, la figure 1 est une représentation schématique d'un exemple d'un mécanisme hydraulique selon l'inven- tion; la figure 2 montre une modification d'une par- tie du mécanisme de la figure 1; et la figure 3 représente l'application du mécanis- me hydraulique à une pompe d'injection de carburant. Sur la figure 1 des dessins, il est prévu un piston 10 qui est monté coulissant dans un alésage 11, le piston 10 étant relié à un mécanisme indiqué en 12 qu'il s'agit d'actionner. L'alésage 11 débouche à une première extrémité dans une chambre 13 qui est reliée par un passage 14 à une source 15 de liquide sous pres- sion. Le piston est légèrement sollicité vers une paroi d'extrémité 16 de la chambre par un ressort de compres- sion hélicoidal 17 qui est avantageusement logé dans la chambre, mais qui peut se trouver à l'extérieur de celle- ci. L'extrémité du piston qui fait face à la paroi d'extrémité est munie d'une collerette dans laquelle est formée un évidement, de sorte que la collerette définit une surface de portée 19 destinée à s'appuyer contre la paroi d'extrémité 16. Dans la paroi d'extrémité 16 de la chambre, débouche un orifice d'entrée 20 qui est relié à la source de liquide sous pression 15 au moyen d'une sou- pape de commande désignée dans son ensemble par 21. La soupape de commande est avantageusement actionnée par un actionneur électromagnétique 22 et elle comprend un élé- ment mobile 23 qui peut être déplacé par l'actionneur pour empêcher le liquide sous pression de parvenir à l'orifice 20. La soupape est avantageusement une soupape à pointeau possédant un siège avec lequel l'élément mobi- le de la soupape coopère et, lorsque l'élément mobile est en position fermée comme représenté, l'orifice 20 communique avec une décharge par un étranglement 24. Dans la position fermée de la soupape de comman- de 21, comme représenté, et lorsque la surface de portée 19 est pressée contre la paroi d'extrémité de la cham- bre, les forces agissant sur le piston maintiennent le piston appliqué contre la paroi d'extrémité 16. Les for- ces agissant sur le piston sont engendrées par la force exercée par le ressort 17 et par la force déséquilibrée due à la pression du liquide qui agit sur l'aire annulai- re de la collerette qui est exposée à la pression du li- quide contenu dans la chambre. La pression régnant dans la cavité précitée est faible comparativement à la pres- sion du liquide contenu dans la chambre 13. Lorsque la soupape de commande 21 est ouverte, un liquide sous pression s'écoule de la chambre dans l'évidement précité et élève la pression intérieure de cet évidement. Cette pression agit sur le piston, sur une aire qui est effectivement égale à l'aire de l'alésa- ge 11 et le piston se déplace à l'encontre de l'action du ressort 17. Dès que la surface de portée 19 est écar- tée de la paroi d'extrémité de l'alésage, la pression de liquide régnant dans la chambre agit sur l'aire précitée du piston, et on se rend compte que la pression du liqui- de contenu dans l'évidement 20 avant le mouvement du pis- ton peut être légèrement inférieure à la pression ré- gnant dans la chambre en raison de la propriété d'étran- glement de la soupape de commande ainsi qu'en raison de la présence de l'étranglement 24. Lorsque la pression de liquide régnant dans la chambre agit sur le piston, ce piston est rapidement éloigné de la paroi d'extrémité 16 et le mouvement du piston n'est pas gêné par -la proprié- té d'étranglement de la soupape de commande 21. La soupa- pe 21 peut donc être calculée de manière que son élément mobile 23 présente en position de fermeture une très pe- tite aire soumise à la pression du liquide fournie par la source 15. La force nécessaire pour maintenir la sou- pape de commande fermée est donc très petite. Lorsque le piston a parcouru sa course maximum à l'encontre de l'action du ressort 17, il ne peut être ramené que si l'on interrompt temporairement l'arrivée du li- quide à la chambre. Lorsque le piston revient dans la chambre, du liquide est expulsé de la chambre et ce li- quide peut s'évacuer de la chambre en traversant l'étran- glement 24 ou bien, si le passage 14 est muni d'une sou- pape de commande appropriée, le liquide peut se déchar- ger à travers le passage 14 vers une décharge h basse pression. Dans l'exemple décrit, la pression de liquide régnant dans la chambre est utilisée pour assister l'ac- tion du ressort 17 dans le maintien du piston en contact avec la paroi d'extrémité 16 lorsque la soupape de com- mande est fermées Avec l'agencement décrit, le ressort 17 peut être omis, de sorte qu'on ne se sert que de la pression du liquide pour maintenir le piston appliqué contre la paroi d'extrémités En variante, la collerette peut être omise, mais, dans ce cas, le ressort doit être prévu pour maintenir le piston en contact avec la paroi d'extrémité lorsque la soupape de commande est fermiée. L'aire de l'évidement doit être telle que la force erer- cée lorsque la soupape de commande est ouverte soit suf- fisante pour repousser le piston en surmontant d'éven- tuelles forces hydrauliques ou mécaniqueso Une modification essentiellement relative à la forme du piston est représentée sur la figure 2 et, dans ce cas, on voit que la surface de portée est définie par une surface tronconique formée sur la collerette 18 du piston et que cette surface coopère avec uns surface com- plémentaire formée sur la périphérie d'un étranglement qui est défini dans la paroi d'extrémité 16 de la cham- bre. On se reportera maintenant & la figure 3, sur laquelle on a montré comment le mécanisme hydraulique re- présenté sur la figure 1 peut être utilisé en combinai- son avec une pompe d'injection de carburant pour fournir du carburant à un moteur à combustion interne. Les élé- ments du mécanisme hydraulique qui possèdent les iêmes fonctions que ceux représentés sur la figure 1 portent les m&mes numéros de référenceo Sur la figure 3, la pom- pe d'injection de carburant est représentée en 25 et elle comprend un plongeur de pompage 26 qui peut se dé- placer en translation alternative dans un alésage 26, par exemple sous l'action d'un lobe de came entratné par le moteur qui entraIne le piston vers une extrémité de l'alésage d'o part une sortie 28 reliée, en utilisa- tion, à un injecteur de carburant 29 appartenant à un mo- teur correspondant. Le passage 14 communique également avec l'extrémité précitée de l'alésage et la chambre 13 est reliée à une source 30 de carburant liquide à basse pression au moyen d'un clapet anti-retour 31 qui peut se soulever pour laisser le carburant pénétrer dans la cham- bre 13. Pendant le mouvement du plongeur vers l'inté- rieur, vers ladite première extrémité de l'alésage, le carburant est expulsé de l'alésage 27, à travers la sor- tie 28, vers un injecteur 29, aussi longtemps que la sou- pape de commande 21 reste fermée et que la surface de portée 19 du piston 10 est en contact avec la paroi d'ex- trémité 16. Lorsque, pendant le mouvement du plongeur vers l'intérieur, il est nécessaire d'interrompre l'envoi du carburant à l'injecteur, on ouvre la soupape de commande 21 et le carburant sous pression s'écoule à travers l'orifice 20 pour soulever la surface de portée 19 de la paroi d'extrémité 16. Dès, que ceci se produit, la pres- sion intérieure de la chambre 13 refoule le piston à l'extérieur de la chambre en surmontant l'action du res- sort 17 et ceci se traduit par une réduction rapide de la pression du carburant envoyé à l'injecteur. Une soupa- pe prévue dans l'injecteur se ferme et le carburant ces- se d'être envoyé au moteur. Lorsque le plongeur de pompa- ge 26 s'est déplacé vers l'intérieur sur sa course maxi- mum et qu'il commence à émerger à l'extérieur, la pres- sion intérieure de la chambre 13 tombe et le piston re- vient vers la paroi d'extrémité 16 sous l'action du res- sort 17. Dans ce mouvement, le carburant est renvoyé à l'alésage 27 mais, étant donné qu'une certaine quantité de carburant a été éliminée du circuit en raison du fait qu'une certaine quantité de carburant a été injectée travers l'injecteur et qu'une certaine quantité de carbu- rant a été perdue à travers l'étranglement 24, le clapet 31 s'ouvre pour que le carburant puisse être complété par la source 30. La pression du carburant fourni par la source ne doit pas être suffisamment élevée pour empe- cher le piston de se déplacer sous tl'action du ressort 17 et le volume déplacé par le piston 10 doit être plus grand que celui déplacé par le plongeur de pompage 26. Le clapet 31 et la liaison directe entre la source de liquide et la chambre 13 peuvent éventuelle- ment âtre remplacés par un orifice de remplissage 32 for- mé dans la paroi de l'alésage 27, l'orifice 32 étant dé- masqué par le plongeur à proximité de la limite extrême extérieure de sa course. Toutefois, il peut être avanta- geux de prévoir à la fois l'orifice 32 et le passage avec son clapet 31. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient dêItre décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Mécanisme hydraulique comprenant un piston (10) qui se déplace dans un alésage (11), une soupape de commande (21) qui peut entrer en action en fonctionne- ment pour transmettre un liquide sous pression au piston afin de faire émerger le piston de l'alésage, caractéri- sé en ce qu'il comprend une chambre (13) prévue à une ex- trémité de l'alésage (11) et dans laquelle le piston (10) peut pénétrer, une paroi d'extrémité (16) de ladite chambre, un orifice d'entrée (20) formé dans ladite pa- roi d'extrémité, une surface de portée (19) définie sur ledit piston (10) pour coopèrer avec la surface de ladi- te paroi d'extrémité autour dudit orifice d'entrée, un passage (14) qui transmet le liquide sous pression à la- dite chambre (13), ladite soupape de commande (21) pou- vant être mise en action pour transmettre le liquide sous pression audit orifice d'entrée, et des moyens qui sollicitent le piston vers ladite paroi d'extrémité, l'agencement étant tel que, lorsque ladite surface de portée (19) est en contact avec ladite paroi d'extrémité (16), les forces qui agissent sur ledit piston maintien- nent ladite surface en contact avec la paroi d'extrémité mais que, lorsque la soupape de commande (21) est action- née, la pression du liquide transmis à travers ledit ori- fice d'entrée (20) à l'aire de l'extrémité du piston (10) qui est enfermée par ladite surface de portée (19) soit suffisante pour déterminer le mouvement d'éloigne- ment du piston (10) par rapport à ladite paroi d'extrémi- té (16). 2 - Mécanisme selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comprend un évidement défini entre ladi- te paroi d'extrémité (16) et le piston (10), ledit évide- ment communiquant avec ledit orifice d'entrée (20). 3 - Mécanisme selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une collerette formée à l'extrémité du piston (10) face à ladite paroi d'extrémité (16), ladite collerette définissant une au- tre surface contre laquelle la pression de fluide ré- gnant dans ladite chambre (13) peut agir pour tendre à repousser le piston (10) vers ladite paroi d'extrémité (16). 4 - Mécanisme selon la revendication 3, caracté- risé en ce qu'il comprend des moyens élastiques (17) qui agissent sur le piston (10) pour tendre à rapprocher le piston de ladite paroi d'extrémité (16). - Mécanisme selon la revendication 1! caracté- risé en ce qu'il comprend un étranglement (24) reliant ledit orifice d'entrée (20) à une décharge, ledit étran- glement (24) étant d'une dimension telle que, lorsque la- dite soupape de commande (21) est actionnée, l'accroisse- maent de pression agissant sur ladite aire du piston (10) soit suffisante pour provoquer l'éloignement du piston par rapport à ladite paroi d'extrémité (16). 6 - Mécanisme hydraulique selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que ladite soupape de commande (21) commande la communication entre ladite chambre (13) et ledit orifice d'entrée (20). 7 - Mécanisme hydraulique selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que ledit évidement est défini dans le piston (10). û - Mécanisme hydraulique selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que ledit ëvidement est défini dans ladite paroi d'extrémité (16), ledit piston (10) dé- finissant une surface de portée tronconique, tandis qu'une surface complémentaire est définie dans ladite paroi d'extrémité (16) autour dudit évidement. 9 - M-canisme hydraulique selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce qu'il comprend un alésage (27), un plongeur alternatif (26) qui coulisse dans cet alésage, une sortie (28) qui part dudit alésage, des moyens de passage (14) à travers lesquels ledit alésage (27) est en communication avec ladite chambre (13), une pompe à basse pression (30) servant à alimenter en liqui- de ladite chambre (13) et l'alésage (27), et des moyens obturateurs servant à commander l'écoulement du liquide à partir de la pompe à basse pression (30), l'agencement étant tel que, pendant le mouvement du plongeur (26) vers l'intérieur, du liquide soit refoulé à travers ladi- te sortie (28) jusqu'à ce que ladite soupape de commande (21) s'ouvre pour provoquer le mouvement du piston (10). - Mécanisme hydraulique selon la revendica- tion 9, caractérisé en ce que lesdits moyens obturateurs comprennent un clapet anti-retour (31) qui s'ouvre pour laisser le liquide sortir à partir de la pompe à basse pression (30) pendant le mouvement du plongeur vers l'ex- térieur. 11 - Mécanisme hydraulique selon la revendica- tion 9, caractérisé en ce que lesdits moyens obturateurs comprennent un orifice d'alimentation (32) ménagé dans la paroi dudit alésage (27), ledit orifice d'alimenta- tion (32) étant démasqué par le plongeur (26) pendant le mouvement de ce plongeur vers l'extérieur. 12 - Mécanisme hydraulique selon l'une des re- vendications 10 et 11, caractérisé en ce que la pompe à basse pression (30) fournit du carburant liquide et que ladite sortie (28) est reliée à un injecteur de carbu- rant (29) appartenant à un moteur à combustion interne.