Brevet FR2784719A1 — publié le 20000421

Pompe à piston Etat de la technique L'invention se rapporte à une pompe à piston pour une installation de freinage de véhicule automobile, avec un corps de pompe dans lequel est insérée une chemise, un piston mobile dans la direction axiale, entraîné suivant une course alternative de va-et-vient étant monté dans la chemise, ainsi qu'avec une première soupape, contrôlant une direction d'écoulement à l'intérieur de la pompe du fluide transporté par la pompe à piston, qui est disposée dans la chemise. Une telle pompe à piston est plus particulièrement destinée à tre utilisée dans une installation de freinage hydraulique de véhicule à contrôle du glissement des roues. Une pompe à piston de ce type est connue de par le brevet DE 41 07 979 Al. La pompe à piston connue comporte un corps de pompe dans lequel est insérée une chemise. Un piston est monté coulissant dans la direction axiale à l'intérieur de la chemise, lequel piston est entraîné suivant une course alternative de va-et-vient par l'intermédiaire d'un excentrique mis en rotation par un moteur électrique. La pompe à piston connue comporte, en tant que soupapes contrôlant la direction d'écoulement du fluide transporté, une soupape d'aspiration et une soupape de refoulement qui, dans la pompe à piston connue, se présentent sous la forme de soupapes anti-retour sollicitées par des ressorts. La soupape de refoulement est disposée dans une face extérieure d'un fond de chemise qui forme un ensemble monobloc avec la chemise de pompe. La soupape d'aspiration est disposée dans une extrémité frontale du piston tournée vers le fond de la chemise. L'entrée de fluide a lieu à travers le piston, qui présente à cet effet des perçages transversaux mutuellement sécants et, partant de ceux-ci un trou borgne axial qui mène à un siège de soupape de la soupape d'aspiration. Avantages de l'invention Selon l'invention, la pompe à piston comporte une seconde soupape, contrôlant une direction d'écoulement à l'intérieur de la pompe du fluide transporté par la pompe à piston, qui est disposée dans la chemise, et les deux soupapes qui contrôlent la direction d'écoulement sont disposées sur ou dans la chemise de pompe. Ceci a pour avantage que le piston, sur le plan géométrique, peut avoir ta forme d'un cylindre, sans aucun perçage. dégagement ou similaire, et peut de ce fait tre fabriqué à faible coût. II est possible d'utiliser par exemple comme piston, un rouleau, voire une aiguille d'un roulement à rouleaux ou d'un roulement à aiguilles qui, en tant que pièces de série, sont disponibles à faible coût. Un avantage supplémentaire réside dans le fait qu'aucun clapet n'est prévu dans le piston, ce qui réduit la masse en mouvement lors du fonctionnement de la pompe à piston. De mme le comportement à l'ouverture et à la fermeture de la soupape d'aspiration selon l'invention, montée stationnaire dans la chemise, est meilleur que celui d'une soupape aménagée dans le piston, qui suit le mouvement de va-et-vient dudit piston, avec pour conséquence que l'obturateur de soupape est soumis à des accélérations importantes. Selon une caractéristique de l'invention, au moins une des deux soupapes est disposée dans un fond de la chemise. Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux soupapes sont coaxiales avec la chemise. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la chemise comporte un fond de chemise, dans lequel est aménagé un siège de soupape pour l'une des deux soupapes et un élément formant siège de soupape, avec un siège de soupape, est monté dans la chemise pour l'autre des deux soupapes. De préférence, au moins une des deux soupapes est une soupape anti-retour. De manière avantageuse, le corps de pompe comporte un alésage à fluide pour t'entrée ou la sortie du fluide à transporter, la pompe à piston comporte un élément excentrique entraîné en rotation pour déplacer le piston suivant sa course alternative de va-et-vient, l'élément excentrique étant disposé à une extrémité frontale ouverte de la chemise, et la chemise comporte une surface d'étanchéité annulaire par laquelle elle est en contact étanche avec le corps de pompe, entre l'alésage à fluide et l'élément excentrique. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la chemise est en matière plastique, le piston a une forme cylindrique, et la pompe à piston est disposée sensiblement radialement sur une face frontale d'un moteur de pompe et à l'intérieur d'un tube formant carter de moteur. Dans ce cas, il est avantageux de prévoir que plusieurs pompes à piston soient disposées sensiblement radialement sur une face frontale du moteur de pompe et à l'intérieur du tube formant carter de moteur. La pompe à piston selon l'invention est conçue en particulier en tant que pompe destinée à une installation de freinage d'un véhicule automobile et est utilisée dans le contrôle de la pression dans les cylindres de freins de roues. Selon le type de l'installation de freinage, on utilise les désignations ABS, ASR, FDR ou EHB. Dans l'installation de freinage, la pompe sert par exemple à ramener du liquide de frein d'un cylindre de frein de roue ou de plusieurs cylindres de freins de roues dans un maitre-cylindre (ABS) et/ou à amener du liquide de frein d'un réservoir accumulateur dans un cylindre ou plusieurs cylindres de frein de roue (ASR ou FDR ou EHB). La pompe est nécessaire par exemple dans une installation de freinage dotée d'un contrôle du glissement des roues (ABS ou ASR) etlou dans unes installation de freinage avec fonction d'aide au pilotage (FDR) et/ou dans une installation de freinage électrohydraulique (EHB). Avec le contrôle du glissement des roues (ABS ou ASR), on peut par exemple éviter un blocage des roues du véhicule lors d'une action de freinage accompagnée d'une forte pression sur la pédale de frein (ABS) et/ou une rotation des roues motrices du véhicule lors d'une forte pression sur la pédale d'accélérateur (ASR). Dans une installation de freinage avec fonction d'aide au pilotage (FDR), une pression de freinage est établie dans un ou plusieurs cylindres de freins de roues, indépendamment de l'actionnement de la pédale de frein ou de la pédale d'accélérateur, afin d'éviter par exemple un décrochage du véhicule par rapport à la trajectoire souhaitée par le conducteur. La pompe peut aussi tre utilisée dans une installation de freinage électro-hydraulique (EHB), dans laquelle la pompe amène le liquide de frein dans le ou les cylindres de freins de roues, chaque fois qu'un détecteur électrique associé à la pédale de frein détecte un actionnement de ladite pédale de frein ou dans lequel la pompe assure le remplissage d'un accumulateur de l'installation de freinage. Dessins L'invention est décrite dans ce qui suit à l'aide d'exemples préférés de réalisation représentés sur les dessins. Ceux-ci montrent : figure 1, une coupe axiale d'un premier exemple de réalisation de l'invention figure 2, une coupe axiale d'un deuxième exemple de réalisation de l'invention et figure 3, une pompe à quatre piston conforme à l'invention. Description du premier exemple de réalisation La pompe à piston selon l'invention, désignée dans son ensemble par la référence 10, représentée sur la figure 1, comporte un corps de pompe 12 avec un alésage 14 débouchant, étage. Le corps de pompe 12 est réalisé en métal, en particulier en aluminium moulé. Le corps de pompe 12 fait partie d'un bloc hydraulique, non représenté en ce qui concerne les autres éléments, d'une installation de freinage à contrôle du glissement. Outre la pompe à piston 10, le bloc hydraulique comprend d'autres composants hydrauliques, tels que des électro-vannes, des chambres d'amortissement et des accumulateurs hydrauliques qui sont connectés hydrauliquement les uns aux autres et å la pompe à piston 10. Pour une plus grande clarté de représentation, seul un fragment du bloc hydraulique autour de la pompe à piston 10 est représenté sur la figure 1. Dans l'alésage de pompe 14 est montée une chemise 16 cylindrique, creuse, qui se présente sous la forme d'un élément en matière plastique moulée par injection et comporte un fond de chemise 18 moulé d'une pièce à l'une de ses extrémités frontales. La chemise 16 en matière plastique a pour avantage d'offrir un guidage avec de faibles frottements pour un piston 20 monté dans celle-ci, un post-traitement par rodage, polissage ou similaire de la surface périphérique intérieure de la chemise 16 assurant le guidage du piston 20 étant du mme coup supprimé. Une bague de guidage, pour le guidage du piston 20 dans la chemise 16 n'est pas nécessaire, ni mme n'est prévue. Une addition de polytétrafluorure d'éthylène (PTFE) permet d'améliorer les caractéristiques de frottement de la chemise. Outre du polytétrafluorure d'éthylene (PTFE), des fibres de carbone sont incorporées dans la matière plastique constituant la chemise 16, lesquelles fibres augmentent la résistance mécanique de la chemise 16 et améliorent son comportement à l'usure. Le piston 20 monté dans la chemise 16 et guidé avec possibilité de coulissement dans la direction axiale est également réalisé sous forme d'un élément en matière plastique moulé par injection et renforcé par fibres de carbone. L'étanchéité entre le piston 20 et la chemise 16 est réalisée à l'aie d'une bague d'étanchéité 22 montée dans une gorge 24. A une extrémité sortant de la chemise 16, le piston 20 est guidé dans le corps de pompe 12 au moyen d'une bague de guidage 26 en matière plastique, tandis que l'étanchéité est réalisée au moyen d'un joint 28 en caoutchouc. La bague de guidage 26 et le joint'8 sont insérés côte à côte dans un gradin 30 de l'alésage de pompe 14 et sont tenus dans le gradin 30 de l'alésage de pompe 14 par une paroi frontale 32 adjacente de l'extrémité ouverte de la chemise 16. Pour le déplacement du piston 20 en un mouvement de va-et-vient axial à l'intérieur de l'alésage de pompe 14 et de la chemise 16, la pompe à piston 10 comporte un excentrique 34 entraîné en rotation par un moteur électrique, contre la surface périphérique duquel la face du piston 20 qui fait saillie hors de la chemise 16 est pressée par un ressort 36 de rappel du piston, conformé en ressort hélicoïdal de compression, monté dans la chemise 16, entre le piston 20 et le fond 18 de la chemise. Comme soupape d'aspiration 38, la pompe à piston 10 selon l'invention comporte une soupape anti-retour sollicitée par ressort. La soupape d'aspiration 38 est logée dans la chemise 16 entre le piston 20 et le fond de chemise 18, c'est-à-dire dans une chambre de refoulement ou une chambre de travail 40 de la pompe à piston 10. Un siège 4'conique de la soupape d'aspiration 38, est aménagé dans une face du fond de chemise 18 tournée vers le piston 20, de manière coaxiale avec le fond 18 de la chemise. Comme obturateur, la pompe à piston 10 selon l'invention présente une bille 44 qui est pressée contre le siège de soupape 42 par un ressort de fermeture 46 agencé en ressort hélicoïdal de compression. Le ressort de fermeture de soupape 46 prend appui sur une cage 48 en forme de coupelle, qui est réalisée sous la forme d une pièce d'emboutissage-découpage en tôle, avec des orifices de passage 50 pour le liquide de frein à transporter par la pompe à piston 10. La cage 48 comporte une assiette de ressort 52 en forme d'anneau circulaire, venue d'emboutissage, qui fait saillie radialement vers l'extérieur, sur laquelle repose le ressort de rappel du piston 36 et par l'intermédiaire de laquelle le ressort de rappel de piston 36 presse la cage 48 contre le fond de chemise 18. Le ressort de rappel de piston 36 présente une force nettement plus grande que le ressort de fermeture 46 de la soupape d'aspiration 38, de sorte qu'il maintient de manière sure la cage 48 en appui sur le fond de chemise 18, à l'encontre de la force du ressort de fermeture de soupape 46, quelles que soient les sollicitations en service de la pompe à piston 10. Pour l'entrée du liquide de frein à transporter, un canal d'entrée 54 débouchant est aménagé transversalement dans le fond de chemise 18, canal à partir duquel un trou axial 56 de faible longueur mène au siège de soupape 42. Le canal d'entrée 54 communique à ses deux extrémités avec l'alésage de pompe 14, qui entoure la chemise 16 et dans lequel débouche un orifice d'entrée 58 aménagé dans le corps de pompe 12, radialement par rapport à l'alésage de pompe 14. Pour la sortie du liquide de frein hors de la chambre de refoulement 40, la pompe à piston 10 comporte un orifice de sortie 60. qui s'étend dans le fond de chemise 18, parallèlement à l'axe de la chemise 16, sur le côté de la soupape d'aspiration 38, du trou axial 56 et du canal d'entrée traversant transversalement le fond de chemise 18. L'orifice de sortie 60 se termine par un siège 62 conique d'une soupape de refoulement 64 qui est aménagée dans une face extérieure frontale du fond de chemise 18. La soupape de refoulement est agencée sous la forme d'une soupape anti-retour sollicitée par ressort et comporte, comme obturateur, une bille de soupape 66, qui est pressée sur le siège de soupape 62 par un ressort hélicoïdal de compression agissant en ressort de fermeture de soupape 68. Le ressort de fermeture 68 de la soupape de refoulement 64 prend appui sur un bouchon 70 qui ferme l'alésage de pompe 14, d'un côté éloigné de 1'excentrique 34. Le bouchon 70 est tenu par une partie circulaire 72 matée du corps de pompe 12 et est monté étanche à la pression. Du fait de la plus grande élasticité de la matière plastique par rapport au métal, les sièges de soupape 42,62 en matière plastique offrent une meilleure étanchéité que les sièges en métal en présence d'une faible différence de pression entre le côté refoulement et le côté aspiration de la soupape 38, 64 concernée, ce qui se traduit par un rendement plus élevé de la pompe à piston 10. Un autre avantage réside dans la simplicité de fabrication des sièges de soupape 42, 62, lors du moulage-injection de la chemise 16, sans aucune opération supplémentaire, une reprise d'usinage des sièges de soupape 42,62 n'étant pas nécessaire. Par ailleurs les deux sièges de soupape 42,62 étant formés d'une pièce dans le fond de chemise 18, le nombre de pièces nécessaires est plus réduit. Grâce à un canal radial 74 entre le fond de chemise 18 et le bouchon 70, le liquide de frein qui s'écoule hors de la pompe à piston 10, via la soupape de refoulement 64, arrive dans un canal annulaire 76 qui entoure le fond de chemise 18 et est défini par le fond de chemise 18, le corps de pompe 12 et le bouchon 70 ; de là le liquide de frein sort de la pompe à piston 10 par un orifice de refoulement 78 aménagé radialement dans le corps de pompe 12. Description du deuxième exemple de réalisation Pour les description des pompes à piston représentées sur les figures 2 et 3, on utilisera les mmes repères que sur la figure 1 pour désigner les mmes composants. La pompe à piston 10 représentée à la figure 2 comporte une chemise 16 avec un fond de chemise 18 venu d'une pièce, qui est insérée dans un alésage de pompe 14, dans un carter de pompe 12. La chemise de pompe 16 est fabriquée par un procédé de moulage-injection en une matière plastique, dans laquelle sont incorporées des fibres de carbone afin d'augmenter sa résistance mécanique ainsi que des parties de polytétrafluorure d'éthylène (PTFE) afin d'améliorer les caractéristiques de glissement du piston 20. La pompe à piston 10 est montée dans un bras d'un corps de pompe 80 en forme de croix (figure 3). Dans chacun des quatre bras du corps de pompe cruciforme 80 est montée une pompe à piston 10 (élément de pompe), de sorte que les, au total, quatre pompes à piston 10 forment un ensemble de pompe 82, avec des pompes 10 disposées en étoile. En son centre, le corps de pompe 80 en étoile comporte une chambre à excentrique 84, cylindrique, dans laquelle est logé 1'excentrique 34. L'excentrique 34 est disque circulaire pourvu d'un trou excentré, par l'intermédiaire duquel ledit excentrique 34 est emmanché sur un arbre 86 d'un moteur de pompe électrique. Du moteur de pompe ne sont représentés sur les figures 2 et 3 qu'une paroi frontale 88 et un tube polaire 90, qui font partie tous deux d'un carter de moteur. Le corps de pompe cruciforme 80 est monté sur la paroi frontale 88 du moteur de pompe. Le piston 20 de la pompe à piston 10 représentée à la figure 2 est un cylindre plein, par exemple en métal (acier), sans dépouille, perçage, ou similaire. Le piston 20 peut ainsi tre fabriqué à un coût avantageux. On peut notamment utiliser comme piston 20, un rouleau ou une aiguille d'un roulement à rouleaux ou d'un roulement à aiguilles. De tels rouleaux ou aiguilles sont disponibles à un coût avantageux. Le piston 20 est guidé par une bague de guidage 26 dans le corps de pompe 12 et son étanchéité avec ledit corps de pompe est réalisée au moyen d'un anneau d'étanchéité 28. Au niveau de sa face frontale ouverte, la chemise 16 présente une surface d'étanchéité 92 conique, par laquelle elle repose de manière étanche sur un siège 94 complémentaire de l'alésage de pompe 14 du corps de pompe 12. De la sorte, la chemise 16 est montée étanche dans le corps de pompe 80, à son extrémité ouverte, côté excentrique. Ainsi un montage étanche du piston 20 dans la chemise 16 n'est pas indispensable. Un ressort de rappel de piston 36 monté dans la chemise 16 repousse le piston 20 en contact avec la périphérie de {'excentrique 34. Le ressort de rappel de piston 36 prend appui indirectement, par l'intermédiaire d'un élément 96 formant siège de soupape sur le fond de chemise 18. L'élément formant siège de soupape 96 est une pièce en matière plastique moulée par injection. Dans une zone tournée vers le fond de chemise 18,1'élément formant siège de soupape 96 comporte un trou transversal 98, à partir duquel un trou non débouchant 100 axial s'étend en direction du piston 20 et débouche dans un siège de soupape 102 conique. Une bille de soupape 104 faisant office d'obturateur est pressée contre le siège de soupape 102 par un ressort de fermeture 106. La bille, de soupape 104 et le ressort de fermeture 106 sont montés dans un collet 108 cylindrique creux. Le collet 108 est fermé par un élément de fermeture 110 encliqueté, sur lequel le ressort 106 prend appui. En son centre l'élément de fermeture 110 encliqueté comporte une tige 112 de limitation de levée de soupape, qui limite une levée de la soupape d'aspiration 38, c'est-à-dire la course maximale de laquelle la bille de soupape 104 peut se décoller de son siège 102. Le limiteur de levée de soupape 112 réduit la durée de fermeture après un débit élevé et diminue le choc de la bille de soupape 104 au moment de la fermeture de la soupape d'aspiration 38 sur son siège 102, ce qui à son tour réduit l'usure du siège de soupape 102 et évite un rebondissement de la bille de soupape 104 sur son siège 102. Pour le refoulement, le collet 108 est pourvu d'une fente allongée 114, à partir du fond de laquelle un orifice de refoulement 60, disposé sur le côte du trou non débouchant 100, mène à une face frontale de l'élément formant siège de soupape 96 en contact avec le fond de chemise 18. Dans la face frontale de l'élément formant siège de soupape 96, en contact avec le fond de chemise 18, est aménagé un lamage cylindrique 116, dans lequel débouche l'orifice de refoulement 60. A partir du lamage 116, un trou médian 118 mène à travers le fond de chemise 18 à un siège de soupape 120, coaxial, d'une soupape de refoulement 64 de la pompe à piston 10. La soupape de refoulement 64 comporte en tant qu'obturateur, une bille de soupape 66 qui est pressée contre le siège de soupape 120 par un ressort de fermeture 68 conformé en ressort hélicoïdal de compression. Le ressort de fermeture 68 prend appui sur un bouchon 70 qui est monté avec étanchéité dans l'alésage de pompe 14. Le bouchon 70 comporte une tige de limitation de levée 122, réalisée d'une piece, au centre du ressort de fermeture 68. Le liquide de frein qui s'écoule hors de la pompe à piston 10 via la soupape de refoulement 64 parvient par un canal radial 74 dans un canal annulaire 76, qui entoure le fond de chemise 18. De là, le liquide de frein quitte la pompe à piston 10 par un orifice de refoulement aménagé radialement dans le corps de pompe 80, lequel orifice de refoulement se trouve en dehors du plan de coupe et de ce fait n'est pas visible sur les dessins. De la mme manière, un orifice d'aspiration qui traverse radialement le corps de pompe 80 et la chemise 16 et débouche dans un canal annulaire 124 entourant l'élément formant siège de soupape 96, se trouve en dehors du plan du plan de coupe et de ce fait n'est pas visible sur le dessin. Dans la pompe à piston 10 représentée sur la figure 2, la soupape d'aspiration 38 et la soupape de refoulement 64 sont disposées toutes deux coaxialement dans la chemise 16. Ceci présente 1'avantage que les sièges de soupape 114,120 peuvent etre fabriqués avec une plus grande précision que s'ils étaient excentrés. Le tube polaire 90 du moteur de pompe s'étend au-delà du corps de pompe 80 et, sur une face du corps de pompe éloignée du moteur de pompe, est façonné en une bride 126 tournée radialement vers l'intérieur. Le tube polaire 90 du moteur de pompe, qui entoure les quatre pompes à piston 10 de l'ensemble de pompe 82, côté bouchons 70, tient lesdites pompes à pistons 10 dans le corps de pompe 80, de telle sorte qu'un matage 72, comme sur la figure 1 ou autre, n'est pas nécessaire. On obtient en ensemble de pompe 82 à quatre pompes à piston 10 compact, un nombre de pompes supérieur aux quatre pompes à piston 10 représentées disposées en étoile étant possible. L'utilisation de l'élément formant siège de soupape 96 monté dans la chemise 16 présente l'avantage que le ressort de rappel de piston 36 ne sert pas à tenir la soupape d'aspiration 38 ; le ressort de rappel 36 de la pompe à piston représentée à la figure 2 sert exclusivement au rappel du piston 20, c'est-à-dire à maintenir le piston 20 en contact avec la surface périphérique de l'excentrique 34. REVENDICATIONS 1. Pompe à piston pour une installation de freinage de véhicule automobile, avec un corps de pompe dans lequel est insérée une chemise, un piston mobile dans la direction axiale, entraîné suivant une course alternative de va-et-vient tant monté dans la chemise, ainsi qu'avec une première soupape, contrôlant une direction d'écoulement à l'intérieur de la pompe du fluide transporté par la pompe à piston, qui est disposée dans la chemise, caractérisée par le fait que la pompe à piston (10) comporte une seconde soupape (38), contrôlant une direction d'écoulement à l'intérieur de la pompe du fluide transporté par la pompe à piston (10), qui est disposée dans la chemise (16). 2. Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'au moins une des deux soupapes (38, 64) est disposée dans un fond (18) de la chemise (16). 3. Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les deux soupapes (38, 64) sont coaxiales avec la chemise (16). 4. Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la chemise (16) comporte un fond de chemise (18), dans lequel est aménagé un siège de soupape (62) pour l'une des deux soupapes (64) et par le fait qu'un élément formant siège de soupape (96), avec un siège de soupape (102), est monté dans la chemise (16) pour l'autre des deux soupapes (38). 5. Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'au moins une des deux soupapes (38, 64) est une soupape anti-retour. 6. Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le corps de pompe (10) comporte un alésage à fluide (58) pour l'entrée ou la sortie du fluide à transporter, que la pompe à piston (10) comporte un élément excentrique (34) entraîné en rotation pour déplacer le piston (20) suivant sa course alternative de va-et-vient, qui est disposé à une extrémité frontale ouverte de la chemise (16) et que la chemise (16) comporte une surface d'étanchéité (92) annulaire par laquelle elle est en contact étanche avec le corps de pompe (12), entre l'alésage à fluide (58) et l'élément excentrique (34). 7. Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la chemise (16) est en matière plastique. 8. Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le piston (20) a une forme cylindrique. 9. Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la pompe à piston (10) est disposée sensiblement radialement sur une face frontale d'un moteur de pompe et à l'intérieur d un tube (90) formant carter de moteur. 10. Pompe à piston selon le revendication 9, caractérisée par le fait que plusieurs pompes à piston (10) sont disposées sensiblement radialement sur une face frontale du moteur de pompe et à l'intérieur du tube (90) formant carter de moteur.