Brevet FR2666381A1 — publié le 19920306

La présente invention concerne une pompe hydraulique à piston radial, comprenant au moins un piston exécutant des courses de travail et logé de manière coulissante dans un fourreau fixe qui est solidaire d'un corps de valve cylindrique creux, avec, pour chaque piston, une valve d'aspiration et une valve de refoulement qui sont disposées l'une derriè- re l'autre suivant l'axe longitudinal de la pompe et qui, respectivement, en étant commandées automatiquement, ouvrent et ferment la chambre de travail de pompe (chambre de pression), la valve d'aspiration ayant son siège de valve disposé sur la tête du piston, la pompe comprenant par ailleurs un orifice d'entrée pour le liquide hydraulique à aspirer, un orifice de sortie pour le liquide hydraulique soumis à l'action de la pression et un bottier de pompe servant à loger les éléments constitutifs de la pompe, la chambre de pression étant réalisée à l'intérieur du corps de valve et le siège de valve de la valve de refoulement étant venu de matière sur la surface frontale, située du côté de la tête, du corps de valve. Une telle pompe à piston radial est connue par le document DE 37 42 824 Ai. Cette pompe à piston radial connue présente surtout les in- convénients suivants: Le piston de pompe offre vis-à-vis du corps de valve ou du fourreau ce qu'il est convenu d'appeler une garniture à labyrinthe Cela signifie que les deux pièces doivent être usinées d'une manière très précise et doivent ensuite être choisies de manière à être appariées Il en résulte des coûts de fabrication élevés. 2 - L'invention a pour but de perfectionner la pompe hydraulique à piston radial décrite en préambule de façon qu'elle possède une struc- ture très simple et d'un encombrement réduit, tout en permettant une fabrication et un montage économiques. Conformément à l'invention, ce but est atteint par le fait que, sur sa face intérieure tournée vers le piston, le fourreau comporte à l'une et à l'autre extrémités une bague d'étanchéité. Le fait d'assurer l'étanchéité du piston au moyen d'une gar- niture d'étanchéité en caoutchouc a pour avantage supplémentaire que le piston est maintenu par cette dernière lors du montage et ne peut pas tomber hors du fourreau Conformément à l'invention, la garniture annu- laire d'étanchéité voisine de l'excentrique remplit simultanément deux fonctions d'étanchéité, étant donné qu'elle assure l'étanchéité aussi bien du piston que du fourreau vis-à-vis du bottier Un développement particulièrement avantageux de l'invention en ce qui concerne le montage prévoit qu'en constituant une unité de pompe (cartouche) avec le corps de valve, le piston de pompe et une vis d'obturation, le fourreau est fixé dans le bottier de pompe de façon à pouvoir y être monté et en être démonté En outre, le serrage de la vis d'obturation permet d'appliquer sur un épaulement du bottier la garniture annulaire d'étanchéité située du côté de l'excentrique et d'assurer ainsi l'étanchéité. Afin d'éviter une course morte au début de la course de pres- sion, il est par ailleurs avantageux que la valve d'aspiration soit fermée dans sa position initiale Cette disposition permet en outre que ce soit déjà chez le fabricant que la pompe soit remplie de liquide hydraulique, vidée de son air et ensuite testée Lors du transport jusque -3- chez l'utilisateur final, le liquide hydraulique remplissant la chambre de pression y reste, celle-ci étant fermée par les valves d'aspiration et de refoulement, ainsi que par les garnitures annulaires d'étanchéité en caoutchouc. Un autre développement de l'invention qui permet un gain de place particulièrement important prévoit qu'une cavité servant de chambre d'amortissement est ménagée dans la vis d'obturation. Il est connu en soi, par DE 38 08 901 Ai, de prévoir un corps d'amortissement dans des pompes à piston radial Dans une telle pompe connue, la valve d'aspiration est disposée avec son axe longitudinal perpendiculaire à l'axe longitudinal de la valve de pression, c'est-à- dire transversalement au trajet du piston Les éléments de la pompe sont, chacun en soi, disposés dans des logements du bottier de pompe et ne peuvent pas être séparés de ce dernier sous forme d'une unité Par consé- quent, bien que la pompe connue soit silencieuse et amortie en ce qui concerne les pulsations de pression, elle possède néanmoins une structure complexe et d'un encombrement important. Suivant une autre particularité de mise en oeuvre de l'inven- tion, en vue d'accrottre l'effet d'amortissement, le corps de valve est entouré par une chambre annulaire de refoulement qui est reliée sur le plan hydraulique à la chambre d'amortissement par l'intermédiaire de perçages, de fentes de passage ou d'un étranglement et avec laquelle l'orifice de sortie communique Cette chambre annulaire de refoulement, formant avec la chambre d'amortissement un agencement o elles sont disposées en aval l'une de l'autre, accrott le volume d'amortissement qui est disponible pour l'élimination des pulsations de pression. 4 - Suivant une autre particularité de mise en oeuvre de l'inven- tion, en vue de réduire encore les pulsations de pression, un emplacement d'étranglement est disposé dans l'orifice de sortie. On obtient un amortissement particulièrement bon des bruits lorsqu'il est disposé, dans la chambre d'amortissement et sur sa face extérieure frontale, au moins une membrane d'amortissement qui peut fléchir vers la face frontale légèrement bombée vers l'extérieur lorsque la chambre d'amortissement est soumise à l'action de la pression Cette particularité permet d'obtenir un accumulateur de pression à membrane qui est de dimensions extrêmement réduites Si la vis d'obturation est pour- vue d'un orifice de mise à l'atmosphère, la membrane assure alors en permanence (en commun avec une coupelle d'étanchéité) l'étanchéité de la chambre d'amortissement vis-à-vis de la pression atmosphérique Sans cet orifice, la pression pourrait s'élever entre la membrane et la face frontale. L'amortissement des bruits peut s'améliorer encore par le fait que l'unité de pompe comporte, vis-à-vis du bottier de pompe, des garnitures d'étanchéité qui réalisent en même temps un amortissement des bruits du fait de leur élasticité Pour éliminer des bruits dés à des fluctuations axiales, un élément élastique est avantageusement disposé à côté de la garniture d'étanchéité. Le fait que, suivant une autre particularité de mise en oeu- vre de l'invention, il soit prévu un autre agencement d'étanchéité entre le fourreau et le corps de valve participe à l'obtention d'une meilleure étanchéité. On obtient une structure particulièrement simple et d'un en- combrement particulièrement réduit lorsque les valves d'aspiration et de refoulement sont réalisées chacune sous la forme d'une valve à obturateur sphérique soumise à, une contrainte élastique. Lorsque la pompe conforme à, l'invention est montée dans un système hydraulique de freinage à protection antiblocage pour véhicule automobile, à division en circuits de freinage par tout ou rien, et lorsqu'elle comporte deux pistons dont chacun alimente l'un des deux circuits de freinage, il est alors possible, dans le cas d'une course identique des pistons, de tenir compte d'un volume nécessaire différent en utilisant des diamètres différents de piston. D'autres particularités de mise en oeuvre et avantages de l'invention ressortiront d'exemples de réalisation représentés aux des- sins. On y voit à la figure 1, une coupe d'un mode de réalisation d'une pompe à pistons radiaux conforme à l'invention, les deux vis d'obturation étant de formes différentes, à la figure 2, à plus grande échelle, une représentation en coupe de l'une des pompes à piston de la figure 1 présentant une légère variante de réalisation et, à la figure 3, une autre réalisation de la garniture d'étan- chéité de bottier de la figure 2. La figure 1 représente une pompe à pistons radiaux, commandée par valves, qui comporte un bottier de pompe 1 dans lequel sont montés les éléments constitutifs de la pompe La pompe à pistons radiaux est actionnée par un entratnement classique à arbre à excentrique Cet en- 6 - tratnement comporte un arbre entratné par un moteur électrique et pourvu d'un excentrique 2 qui agit sur un anneau de guidage et d'actionnement 4 par l'intermédiaire d'un palier à aiguilles 3. La pompe à pistons radiaux comporte deux pistons 5, 6 qui sont maintenus chacun en appui sur l'anneau d'actionnement 4 par un anneau élastique ou d'accouplement 7 Cet anneau d'accouplement peut aussi être remplacé par des ressorts de maintien Ils ont dans chaque cas pour rôle de rappeler les pistons correspondants vers l'axe d'entratne- ment pour la phase d'aspiration. Les deux pistons 5, 6 sont donc déplacés en va-et-vient et à contrephase suivant leur axe longitudinal sous l'action de l'excentrique 2 C'est ainsi que, lorsque le piston 5 se trouve dans la phase de la course d'aspiration, le piston 6 se trouve dans celle de la course de refoulement Le diamètre du piston 5 est plus grand que celui du piston 6. Chacun des pistons coulisse dans un fourreau 8 dans lequel est serti un corps de valve 9 respectif disposé dans son prolongement axial. Chaque circuit de pompe comporte une valve d'aspiration 10 et une valve de refoulement 11 qui, dans l'exemple de réalisation, sont réalisées chacune sous la forme d'une valve à obturateur sphérique Lors de la course d'aspiration, la pompe aspire (chaque fois) de l'agent de pression par l'orifice d'entrée et la valve d'aspiration 10 et, lors de la course de refoulement, elle le refoule par la valve de refoulement Il dans l'orifice de sortie 13 auquel sont en général raccordés les utilisa- teurs à actionnement hydraulique. Dans le bottier de pompe l et au-dessus des pistons 5, 6, il est disposé, pour chacun, une vis d'obturation 14 au moyen de laquelle la cartouche constituée d'un piston de pompe 5 ou 6, d'un fourreau 8, d'un corps de valve 9 et des valves 10 et Il est fixée dans le bottier 1. A la figure 2, la pompe à piston de la partie droite de la figure 1 est représentée en vue à plus grande échelle (avec une légère modification), ce qui permet de mieux distinguer la structure de la pompe elle-même qu'on va maintenant décrire en détail Il en est de même pour la structure de l'autre pompe à piston située dans la partie gauche de la figure 1. Le piston 6 comporte un perçage radial 16 a, pourvu d'une chambre périphérique annulaire qui communique avec l'orifice d'entrée 12 par l'intermédiaire d'un orifice de liaison 15 ménagé dans le fourreau 8, et un perçage borgne longitudinal 16 qui assure une communication de l'orifice d'entrée 12 avec la chambre de pression 17 de la pompe Du côté de sa tête, le piston 8 comporte un siège de valve 8 a destiné à l'obtura- teur sphérique 10 de la valve d'aspiration Cet obturateur sphérique est maintenu dans sa position de fermeture par un ressort 18 qui prend appui à son autre extrémité sur un épaulement ménagé dans le corps de valve 9. Ce dernier, qui offre essentiellement une forme cylindrique creuse, comporte, à son extrémité située du côté tête, un alésage étagé qui va en rétrécissant et sur la sortie duquel est ménagé un siège de valve 19 destiné à l'obturateur sphérique il de la valve de refoulement Cet obturateur sphérique 11 est maintenu dans sa position de fermeture par un ressort 20 qui prend appui à son autre extrémité sur un évidement 21 ménagé dans le bottier 14 du corps d'amortissement En variante, la 8 figure l présente à cet effet un point d'appui pour le ressort 20, qui se présente sous la forme d'un corps séparé d'appui 2 la qui est monté sur le pourtour de la tète du corps de valve 9 A l'intérieur 14 a du corps d'amortissement, il est disposé un groupe empilé d'amortissement 22. constitué d'au moins une membrane 22 a, ainsi que d'une coupelle d'étan- chéité 22 b, qui réalise un amortissement supplémentaire des pulsations de pression et des bruits dans le circuit haute pression de la pompe. go La vis d'obturation 14 comporte un perçage 23 qui fait commu- niquer en permanence la chambre située derrière la membrane 22 a avec l'atmosphère, de sorte qu'un effet de fléchissement de la membrane 22 a ne dépend que de la pression régnant dans la chambre d'amortissement 14 a Le 1 5 fourreau 8 est rendu solidaire du corps de valve 9 par l'intermédiaire d'une garniture d'étanchéité 8 b et d'un sertissage D'une manière analo- gue, l'autre extrémité du corps de valve 9 est sertie dans la vis d'obtu- ration 14 Le corps de valve est entouré d'une chambre supplémentaire de refoulement 24 qui, d'une part, communique avec la chambre d'amortisse- ment 14 a par l'intermédiaire d'un perçage 25 et, d'autre part, débouche dans l'orifice de sortie haute pression 13 En variante, le perçage 25 peut être remplacé par une fente de passage; au choix, on peut aussi prévoir un étranglement. Il est ainsi formé deux chambres d'amortissement 14 a et 24, disposées en série, qui assurent un meilleur amortissement des fronts de fluctuation de pression Cet effet d'amortissement peut être favorisé par un emplacement d'étranglement 13 a disposé dans l'orifice de sortie ( 13) (figure 1). Le piston 6 est entouré par des garnitures d'étanchéité 6 a et 9 - 6 b, disposées dans le fourreau 8, qui empochent que l'agent de pression qui est aspiré à l'orifice d'entrée basse pression 12 ne sorte du côté de l'arbre du moteur ou vers le corps de valve 9 L'unité de pompe comporte deux autres garnitures d'étanchéité, de préférence des joints toriques 9 a et 14 b, qui assurent l'étanchéité de cette unité de pompe vis-à-vis du bottier de pompe 1 Du fait de leur élasticité, ces joints toriques servent en même temps aussi d'élément d'insonorisation ('respiration"). Jo Cet effet peut être favorisé par un agencement des joints toriques con- forme à la figure 3 Au joint torique 6 b, il est associé un anneau d'ap- pui 9 b sur lequel prend appui un ressort ondulé, ou au choix une rondelle Belleville 9 c Cela permet à l'agencement d'étanchéité, notamment aussi suivant la direction axiale, de "respirer" et d'amortir les bruits. Cela vaut également pour la garniture d'étanchéité 14 b et éventuellement aussi pour d'autres garnitures d'étanchéité de la pompe. Le fonctionnement de la pompe représentée est le suivant lors de la course de refoulement (qui est représentée à la figure 2), le piston 6 est déplacé vers la droite Le ressort 18, qui se comprime alors, applique l'obturateur sphérique 10 sur le siège de valve 8 a La valve d'aspiration est par conséquent fermée La pression qui se dévelop- pe dans la chambre 17 soulève l'obturateur sphérique 11 du siège de valve 19 à l'encontre de l'effort du ressort 20 La valve de refoulement est par conséquent ouverte et fait communiquer la chambre de pression 17 avec l'orifice de sortie 13. Dans la phase d'aspiration, le piston 6 est déplacé vers la gauche par l'entratnement par l'intermédiaire de l'anneau d'accouplement 7 La valve de refoulement Il se ferme alors sous l'action du ressort 20 - et du fait de la détente se produisant dans la chambre de pression 17 En même temps, du fait de cette détente, l'obturateur sphérique 10 se soulè- ve du siège de valve 8 a et de l'agent de pression passe par l'orifice d'entrée 12 et les perçages 14, 15, 16 jusque dans la chambre de pression 17 Le processus se reproduit alors. C'est d'une manière avantageuse que la pompe représentée trouve une application dans les véhicules automobiles, dans les systèmes ABS/ASR (système antiblocage/ régulation du glissement de traction) comportant des pompes hydrauliques ou dans l'alimentation en énergie des circuits hydrauliques du véhicule (régulation active du train de roule- ment). Elle possède les avantages suivants une structure simple et d'un encombrement réduit, un montage simple, économique, un bottier de pompe sans usinage de finition; seuls le piston et les Fi sièges de valve sont des pièces de précision, un choix libre du matériau pour le bottier de pompe, la valve d'aspiration est située dans le piston (réalisation de faible largeur), une sûreté élevée vis-à-vis des fuites grâce à la garniture d'étanchéi- té de piston disposée en direction de l'atmosphère dans la zone basse pression, l'amortissement des bruits peut être intégré dans la vis d'obturation, l'unité de pompe constitue un groupe préassemblé, formé d'un piston, d'un fourreau et des valves d'aspiration et de refoulement, y compris le il - corps de valve; cela permet un montage simple au moyen de la "solution en cartouche" et l'unité de pompe peut être soumise à des essais préala- bles, notamment les pièces sensibles, une adaptation optimale du débit à l'utilisateur est possible, grâce à des diamètres différents des pistons, de par exemple 6 et 8 mm. 12 - REVENDICATIONS i Pompe hydraulique à piston radial, comprenant au moins un piston ( 5, 6) exécutant des courses de travail et logé de manière coulis- sante dans un fourreau fixe ( 8) qui est solidaire d'un corps de valve cylindrique creux ( 9), avec, pour chaque piston, une valve d'aspiration ( 8 a, 10, 18) et une valve de refoulement ( 11, 19, 20) qui sont disposées l'une derrière l'autre suivant l'axe longitudinal de la pompe et qui, respectivement, en étant commandées automatiquement, ouvrent et ferment la chambre de 17) la valve d'aspi- ration ayant son siège de valve ( 8 a) disposé sur la tête du piston, la pompe comprenant par ailleurs un orifice d'entrée ( 12) pour le liquide hydraulique à aspirer, un orifice de sortie ( 13) pour le liquide hydrau- lique soumis à l'action de la pression et un bottier de pompe ( 1) servant à loger les éléments constitutifs de la pompe, la chambre de pression ( 17) étant réalisée à l'intérieur du corps de valve ( 9) et le siège de valve ( 19) de la valve de refoulement étant venu de matière sur la surfa- ce frontale, située du côté de la tète, du corps de valve ( 9), caractéri- sée en ce que que, sur sa face intérieure tournée vers le piston ( 6), le fourreau ( 8) comporte à l'une et à l'autre extrémités une bague d'étan- chéité ( 6 a, 6 b). 2 Pompe à piston radial suivant la revendication 1, caracté- risée en ce qu'en constituant une unité de pompe (cartouche) avec le corps de valve ( 9), le piston de pompe ( 5, 6) et une vis d'obturation ( 14), le fourreau ( 8) est fixé dans le bottier de pompe ( 1) de façon à 13 pouvoir y être monté et en être démonté 3 Pompe à piston radial suivant la revendication 1 ou 2. caractérisée en ce que, dans la position initiale du piston ( 5, 6), la valve d'aspiration ( 8 a, 10, 18) est fermée au début de la course de travail. 4 Pompe à piston radial suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la vis d'obturation ( 14) comporte une chambre qui sert de chambre d'amortissement ( 14 a). Pompe à piston radial suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps de valve ( 9) est entouré par une chambre annulaire de refoulement ( 24) qui est reliée sur le plan hydraulique à la chambre d'amortissement ( 14 a) par l'intermédiaire de perçages, de fentes de passage ou d'un étranglement ( 25) et avec laquelle l'orifice de sortie ( 13) communique. 6 Pompe à piston radial suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un emplacement d'étranglement ( 13 a) est disposé dans l'orifice de sortie ( 13). 7 Pompe à piston radial suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins une membrane d'amortissement ( 22) est disposée dans la chambre d'amortissement ( 14 a) et sur sa face extérieure frontale, la face frontale étant légèrement bombée vers l'extérieur. 8 Pompe à piston radial suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la vis d'obturation ( 14) présente un orifice de mise à l'atmosphère ( 23 a). 9 Pompe à piston radial suivant l'une des revendications 14 - précédentes, caractérisée en ce que l'unité de pompe comporte des garni- tures d'étanchéité ( 9 a, 14 b) destinées à assurer l'étanchéité vis-àvis du bottier de pompe et à réaliser un amortissement des bruits. 10 Pompe à piston radial suivant la revendication 9, carac- térisée en ce que la garniture d'étanchéité est chaque fois formée d'un joint torique qui est maintenu en même temps qu'un élément élastique ( 9 c) dans une gorge s'étendant axialement dans le fourreau ( 8) ou la vis d'obturation ( 14) (figure 3). il Pompe à piston radial suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il est prévu un agencement supplémen- taire d'étanchéité ( 8 b) entre le fourreau ( 8) et le corps de valve ( 9). 12 Pompe à piston radial suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les valves d'aspiration et de refou- lement sont réalisées chacune sous la forme d'une valve à obturateur sphérique ( 10, 11) soumise à une précontrainte élastique 13 Pompe à piston radial suivant l'une des revendications précédentes, comportant au moins deux pistons ( 5, 6), la pompe étant agencée de façon à pouvoir être montée dans un système hydraulique de freinage de préférence à protection antiblocage pour véhicule auto- mobile à division en circuits par tout ou rien, tandis que chacun des deux pistons ( 5, 6) alimente un circuit de freinage en agent hydraulique, caractérisée en ce que le deux pistons ( 5, 6) présentent des diamètres différents.