Brevet FR2818704A1 — publié le 20020628

La présente invention concerne une pompe radiale hydraulique comprenant un arbre moteur muni d'un excentrique disposé dans une chambre d'aspiration ; au moins un étage de pistons animés d'un mouvement alternatif par l'arbre moteur en rotation et respectivement logés dans des cylindres pour déterminer des chambres à volume variable dont chacune présente un volume maximal ; au moins un premier galet disposé coaxialement à l'excentrique et maintenu en appui contre les pistons et au moins une bague lisse intercalée entre l'excentrique et le premier galet et en contact permanent avec celui-o. Les pompes de ce type sont bien connues et généralement utilisées dans les véhicules automobiles pour alimenter les circuits hydrauliques assistés, tels que les systèmes de freinage du type ABS, les boîtes de vitesses automatiques, les directions assistées ou les suspensions hydropneumatiques. Pour ceux équipés de suspensions hydropneumatiques, il serait confortable dans certaines configurations routières, telles qu'un parcours sur autoroute, où les suspensions ne sont pas trop sollicitées, de pouvoir bénéficier d'une pompe du type précité dont le débit puisse diminuer fortement et instantanément au delà d'une certaine pression régnant dans le circuit. Le but de l'invention est alors de proposer une pompe du type précité qui présente un débit apte à diminuer fortement et Instantanément au delà d'une certaine pression sans nécessiter de modification de structure. Pour ce faire, l'invention a pour objet une pompe radiale hydraulique comprenant un arbre tournant muni d'un excentrique disposé dans une chambre d'aspiration ; au moins un étage de pistons animés d'un mouvement alternatif par l'arbre moteur en rotation et respectivement logés dans des cylindres pour déterminer des chambres à volume variable dont chacune présente un volume maximal ; au moins un premier galet disposé coaxialement à l'excentrique et maintenu en appui contre les pistons ; au moins une bague lisse intercalée entre l'excentrique et le premier galet et en contact permanent avec celui- ci caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un moyen é ! ast) que mtercaté entre l'excentrique et la bague lisse et dont l'élasticité est apte à varier en fonction de la charge du cricuit aval sur lequel elle est destinée à être implantée afin de faire diminuer le volume maximal des chambres. Par étage de pistons , il faut comprendre ici et dans la suite de l'invention au moins un piston disposé radialement et sensiblement perpendiculaire à l'arbre moteur de la pompe. La pompe selon l'invention a ainsi une cylindrée variable et la variation s'effectue de manière quasi instantanée lorsqu'une pression de consigne est atteinte, ce qui engendre une poussée immédiate des pistons sur le galet. Avantageusement, le moyen élastique est constitué d'un ressort de faible raideur logé dans un évidement pratiqué dans l'excentrique. Cette solution a l'avantage d'être simple et peu onéreuse. En outre, il est possible de modifier à souhait la valeur de raideur du ressort en fonction de la pente débit/pression du véhicule automobile sur lequel on désire implanter la pompe. De préférence, la pompe radiale comporte un second galet intercalé entre l'excentrique et la bague lisse. De préférence encore, l'excentrique et le second galet présentent respectivement chacun au moins un méplat parallèle à l'axe de rotation du moteur afin de faire coulisser l'excentrique à l'intérieur du second galet Avantageusement, la pompe comprend n étages de pistons et n moyens élastiques adaptés pour faire varier le volume maximal des chambres des pistons de chaque étage. La cylindrée d'un étage quelconque peut alors varier. L'invention concerne également un véhicule automobile équipé d'une pompe précédemment décrite pour alimenter le dispositif de suspension ou de direction hydraulique. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d'un exemple de réalisation faite, à titre tttustrattf et aucunement limitatif, en référence aux figures 1 à 3 qui représentent respectivement - figure 1 : une vue en coupe longitudinale d'une pompe radiale hydraulique à cylindrée fixe selon l'état de l'art ; - figure 2a et 2b : une vue en coupe longitudinale et une vue partielle en coupe transversale d'une pompe radiale hydraulique à cylindrée variable selon l'invention ; - figure 3 : des courbes représentatives du débit des pompes selon les figures précédentes en fonction du régime d'un moteur de véhicule automobile sur lequel elles sont implantées. Sur la figure 1, on a représenté une pompe radiale hydraulique 1 à cylindrée fixe selon l'état de l'art et comportant un seul étage de pistons. Cette pompe 1 comprend un arbre moteur 2 entrainé en rotation par l'intermédiaire d'une poulie 3 sur laquelle est montée une courroie, non représentée, elle-même entraînée en rotation par le villebrequin du moteur, non représenté, d'un véhicule automobile. Autour de l'arbre moteur 2 sont disposés radialement des cylindres 4. Dans ces cylindres 4 sont montés des pistons 5 qui définissent des chambres 6. Un ressort 7, monté dans chacune de ces chambres 6, vient maintenir une coupelle 8 contre le piston 5. Une bille 9 est plaquée contre cette coupelle 8et vient obturer un conduit 10 pratiqué dans la partie du piston 5 tournée vers l'arbre moteur 2. Chaque chambre 6 comprend une entrée basse pression 61 et une sortie haute pression 62 reliée à la chambre de refoulement 11 par un canal de refoulement 12 à l'extrémité duquel est placé un clapet anti-retour 13. L'arbre moteur 2 est muni d'un excentrique 21 à section cylindrique disposé dans la chambre d'aspiration 18 et autour duquel est montée avec un certain jeu une bague lisse 16 en contact permanent avec un galet extérieur 17 maintenu en appui contre les pistons 4. Le montage avec la bague lisse 16 et le galet extérieur 17 permet de réduire notablement l'usure des pistons par rapport à un montage où les pistons sont en contact direct avec l'excentrique 21. L'excentricité E fixe, de l'ordre de quelques millimètres, qui est la distance séparant l'axe de symétrie de l'excentrique 21 et l'axe de rotation de l'arbre moteur 2, détermine le volume maximal des chambres et par là la cylindrée maximale de la pompe. Les figures 2a et 2b sont respectivement une vue partielle en coupe longitudinale et une vue partielle en coupe transversale d'une pompe radiale hydraulique à cylindrée variable selon l'invention. Cette pompe 1 présente la même structure et a le même encombrement que celle décrite précédemment. Par souci de clarté, les éléments communs aux deux pompes ne seront pas décrits ici plus en détails. L'excentrique 21 présente un évidement 210 dans lequel est logé un ressort hélicoïdal de rappel 211 de faible raideur. L'excentrique 21 présente deux portions 212 diamétralement opposées par rapport à un axe de symétrie et deux méplats 213 parallèles à l'axe de rotation de l'arbre moteur 2, en regard l'un de l'autre. Ces méplats 213 permettent de faire coulisser sans jeu l'excentrique 21 à l'intérieur d'un galet intérieur 19 de forme interne conjuguée à celle de l'excentrique 21 et de forme externe cylindrique en contact direct avec la bague lisse 16. Lorsque la pompe 1 est à l'arrêt, l'excentricité E'de la pompe est maximale et est égale à celle fixe E de la pompe précédemment décrite. Le fonctionnement de la pompe selon l'invention va maintenant être expliqué. Lorsque la pompe monte en régime, l'action résultante des pistons 4 qui refoulent en pression sur le galet extérieur 17, représentée par la flèche sur la figure 2b, s'oppose en permanence à celle du ressort de rappel 211 dont la valeur initiale correspond à une pression de consigne. Cette pression de consigne est fixée arbitrairement et appliquée à la section totale des pistons 4. La valeur de l'excentricité reste alors maximale jusqu'à ce ce que la pression régnant dans les pistons 4 reste inférieure ou égale à la valeur de consigne dépendant de la charge du circuit hydraulique aval. La variation de cylindrée de la pompe est provoquée dès lors que la pression devient supérieure à celle de consigne, le ressort de rappel 211 étant alors comprimé La cylindrée de la pompe décrolt par variation de l'excentricité E'jusqu'à une valeur minimale ou nulle A titre d'exemple, la figure 3 montre l'allure caractéristique des courbes débit en fonction de la pression de charge du circuit selon l'état de l'art et selon l'invention respectivement en pointillés et en traits pleins. On voit que ces courbes présentent une partie commune linéaire C1 correspondant à la cylindrée maximale de la pompe selon l'mvention jusqu'à une pression de charge critique Pc. A cette presion critique Pc, le débit de la pompe selon l'invention est maximal Qmax puis chute brutalement et instantanément jusqu'à une valeur minimale Qmin. Au delà de cette pression, la valeur du débit de la pompe conforme à l'mvention est fixe et a une valeur minimale Qmin ce qui correspond à l'excentricité E'min. Le débit de la pompe à excentricité fixe selon l'état de l'art décroit de manière quasi linéaire et tend vers la valeur Qmin lorsque la pression est maximale. Par rapport à une pompe à excentricité fixe et aspiration étranglée naturellement au niveau des pistons 4 par effet de vitesse, la pompe selon l'invention présente en outre les avantages suivants : - gain de place car il est possible de supprimer le clapet de limitation de pression, nécessaire pour protéger la pompe à cylindrée fixe selon l'état de l'art ; - gain de consommation de la puissance absorbée au delà de la pression Pc avec un débit minimal ou nul et une pression dans les pistons qui refoulent égale à la pression de consigne ; - diminution du bruit par atténuation des fluctuations de pression en phase de refoulement Il va de soi que d'autres variantes de réalisation peuvent être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par exemple, il est possible d'intercaler un matériau à mémoire entre l'excentrique et la bague lisse en tant que moyen élastique. REVENDICATIONS 1. Pompe radiale hydraulique (1) comprenant : - un arbre tournant (2) muni d'un excentrique (21) disposé dans une chambre d'aspiration (18) ; -au moins un étage de pistons (4) animés d'un mouvement alternatif par l'arbre moteur (2) en rotation et respectivement logés dans des cylindres (5) pour déterminer des chambres (6) à volume variable dont chacune présente un volume maximal ; -au moins un premier galt (17) disposé coaxialement à l'excentrique et maintenu en appui contre les pistons ; -au moins une bague lisse (16) intercalée entre l'excentrique et le premier galet et en contact permanent avec celui-ci ; caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un moyen élastique (211) intercalé entre l'excentrique et la bague lisse et dont l'élasticité est apte à varier en fonction de la charge du circuit aval sur lequel elle est destinée à être implantée afin de faire diminuer le volume maximal des chambres. 2. Pompe radiale selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen élastique est constitué d'un ressort (211) de faible raideur logé dans un évidement (210) pratiqué dans l'excentrique 3. Pompe radiale selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un second galet (19) Intercalé entre l'excentrique et la bague lisse. 4 Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'excentrique et le second galet présentent respectivement chacun au moins un méplat (213) parallèle à l'axe de rotation du moteur afin de faire coulisser l'excentrique à l'intérieur du second galet 5. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend n étages de pistons et n moyens élastiques adaptés pour faire varier le volume maximal des chambres des pistons de chaque étage. 6. Véhicule automobile équipé d'une pompe selon l'une des revendications précédentes pour alimenter le dispositif de suspension ou de direction hydraulique.