Brevet FR2830905A1 — publié le 20030418

L'invention concerne une pompe à vide, notamment pour des installations d'amplificateurs de la force de freinage dans des véhicules automobiles, comportant un carter, dans lequel est logé de manière à pouvoir tourner un rotor entraîné réalisé en matière plastique. Une telle pompe à vide est décrite dans la demande de brevet allemand DE 198 44 904 Cl. La pompe à vide connu comprend un rotor formé d'une matière thermoplastique. Ce brevet enseigne le fait qu'on peut réaliser des parois minces au moyen de la formation de cavités dans le rotor. Les parois minces peuvent être produites par insertion de noyaux agencés de façon correspondante dans un outil de moulage par injection utilisé pour la fabrication du rotor. L'agencement à paroi mince du rotor sert à éviter des accumulations de matière, qui peuvent conduire à une contraction indésirable et/ou à une déformation indésirable du rotor moulé par injection. La réalisation à paroi mince du rotor conduit cependant à une plus faible rigidité et à une plus faible capacité de charge du rotor. Pour cette raison, dans le brevet publié antérieurement il est proposé de tourillonner le rotor non seulement au niveau d'une extrémité, mais au niveau des deux extrémités. Les deux paliers conduisent à un agencement du carter de la pompe à vide, qui est compliqué et implique des coûts élevés de fabrication. De même on connaît des rotors en matière plastique comportant des arbres qui traversent le rotor et sont réalisés en un métal et qui sont tourillonnés de façon correspondante dans les carters des pompes. Ils servent par conséquent d'arbres d'entraînement et de support pour le rotor. Les paniers séparés de l'arbre métallique dans le carter requièrent un espace de montage, augmentent le poids et requièrent une quantité plus importante de matière C'est pourquoi l'invention a pour but de réaliser une pompe à vide du type décrit plus haut, qui soit agencée de façon simple et puisse être fabriquée bon marché. Le problème est résolu dans une pompe à vide, notamment pour installations d'amplificateurs de la force de freinage dans des véhicules automobiles, comportant un carter, dans lequel est logé de manière à pouvoir tourner un rotor entraîné réalisé en matière plastique, grâce au fait que le rotor est formé par une matière plastique thermodurcissable. La matière plastique thermodurcissable confère au rotor une rigidité et une stabilité beaucoup plus élevées qu'une matière thermoplastique. De ce fait il est possible de tourillonner le rotor d'un seul côté dans le carter. Le tourillonnage unilatéral du rotor fournit l'avantage consistant en ce qu'on peut se passer d'un centrage compliqué du couvercle du carter par rapport au carter. En raison de la suppression du second palier, la fabrication et le montage de la pompe à vide sont fortement simplifiés. Un exemple de réalisation préféré de la pompe à vide est caractérisé en ce que le rotor est massif ou est réalisé avec une paroi épaisse. La réalisation massive ou à paroi épaisse du rotor conduit à une stabilité beaucoup plus grande que dans le cas d'un rotor formé d'une matière thermoplastique qui, en raison de la contraction et de la déformation, ne peut pas être agencé sous une forme massive. En outre pour fabriquer le rotor agencé sous forme massive, il faut utiliser des outils de moulage par injection agencés d'une manière beaucoup plus simple, sans noyau. Un autre exemple de réalisation préféré de la pompe à vide est caractérisé en ce que le rotor possède essentiellement la forme d'un cylindre circulaire. En outre la configuration à symétrie de révolution du rotor présente l'avantage consistant en ce que le rotor moulé par injection peut être traité sur des tours usuels ou des machines de moulage usuelles avec formation de copeaux. Un autre exemple de réalisation préféré de la pompe à vide est caractérisée en ce que le rotor possède une fente, qui est continue dans une direction radiale, pour une ailette. La fente sert à loger l'ailette de manière qu'elle soit déplaçable dans la direction radiale. Il est également possible de former plusieurs fentes en étoile dans le rotor, de manière à recevoir chacune une ailette. Un autre exemple de réalisation préféré de la pompe à vide est caractérisé en ce que le rotor peut être couplé, par une extrémité, à l'arbre d'entraînement et est monté uniquement sur cette extrémité dans le carter et est équipé, à son autre extrémité, d'un disque de fermeture, qui est agencé d'un seul tenant avec le rotor et ferme la fente dans la direction axiale. En raison de la présence de la fente, le rotor en forme de cylindre circulaire est divisé dans la direction longitudinale en deux cylindres semi-circulaires. Le disque de fermeture sert à relier entre elles les deux parties de forme de demi-cylindres circulaires du rotor. De ce fait le rotor possède une grande stabilité. Un autre exemple de réalisation préféré de la pompe à vide est caractérisé en ce que le disque de fermeture est logé avec un jeu radial dans un évidement dans une partie du carter, notamment dans un couvercle du carter. Le jeu radial entre le couvercle et le carter garantit que le disque de fermeture peut tourner sans pertes de frottement dans l'évidement. Il n'existe aucun contact entre le disque de fermeture et l'évidement, comme dans un palier. Un autre exemple de réalisation préféré de la pompe à vide est caractérisé en ce que le disque de fermeture est logé avec un jeu axial dans un évidement. Ceci garantit que lors du fonctionnement de la pompe à vide, il ne se produit aucune usure liée au frottement entre le disque de fermeture et l'évidement. Un autre exemple de réalisation préféré est caractérisé en ce que sur le côté situé à l'opposé de l'arbre d'entraînement, l'embout, qui est utilisé pour l'entraînement d'une autre unité de refoulement, est scellé dans le rotor. L'embout peut être également agencé d'un seul tenant avec le rotor, mais est constitué de préférence sous la forme d'une pièce d'insertion en métal et est scellé dans le rotor notamment selon le procédé de moulage par injection. L'embout est utilisé pour être couplé au niveau de son extrémité libre, selon une liaison par formes complémentaires, en étant agencé par exemple avec un profil hexagonal, par exemple au rotor d'une autre pompe. En ce qui concerne l'autre pompe, il peut s'agir d'une pompe à ailette dans laquelle la force est compensée. Un autre exemple de réalisation préféré de la pompe est vide est caractérisé en ce que le rotor est réalisé en une matière plastique à base de résine phénolique ou de résine époxy, notamment avec un pourcentage de tétrafluoroéthylène. Lors d'études exécutées dans le cadre de la présente invention, on a obtenu les meilleurs résultats avec ces matériaux. De préférence la matière plastique est renforcée par des fibres de verre, des fibres minérales et/ou des fibres de carbone. En outre après le formage, le rotor est soumis de préférence à un recuit, et ce à des températures comprises entre 1500C et 350 C. Grâce au recuit, la réticulation dans la matière plastique thermodurcissable est réalisée entièrement jusqu'à sa fin. Le pourcentage de polytétrafluoroéthylène est compris de préférence entre 0,5 et 20 %. Dans une forme de réalisation particulièrement préférée, le rotor comporte une surface polie qui sert à réduire l'usure par frottement lors du fonctionnement. Il est également préférable de prévoir une pompe à vide, dans laquelle le rotor est pourvu d'un revêtement glissant servant à réduire le frottement et l'usure et/ou servant de couche lubrifiante améliorant la durée de vie, notamment en un polymère organique durcissable possédant une épaisseur de couche minimale de 30 + 10 um. Le problème est en outre résolu à l'aide d'une pompe à vide, notamment pour les installations d'amplificateurs de la force de freinage dans des véhicules automobiles, comportant un carter, dans lequel un rotor entraîné en matière plastique est logé de manière à pouvoir tourner, caractérisé en ce que le rotor comporte, sur le côté situé à l'opposé du côté d'entraînement, un embout disposé dans le rotor, et que l'embout ne comporte aucun palier dans le carter de la pompe à vide. Il est préférable de prévoir une pompe à vide dans laquelle l'embout est utilisé comme embout d'étanchéité et sa surface représente la surface de circulation pour une bague d'étanchéité d'arbre. Conformément à l'invention, l'embout est moulé par injection ou scellé selon une liaison par formes complémentaires en tant que pièce d'insertion, dans le rotor en matière plastique. Il est également préférable de prévoir une pompe à vide, dans laquelle la liaison par formes complémentaires est représentée par un moletage ou par une section ou un profil hexagonal ou par un ou plusieurs méplats ou par une denture sur l'embout. Une pompe à vide selon l'invention est caractérisée par le fait que le rotor en matière plastique est utilisé en tant que rotor pour une pompe tandem, qui comporte une pompe à vide lubrifiée par de l'huile et une pompe d'entraînement de carburant en matière plastique. Il est également préférable de prévoir une pompe à vide, dans laquelle la bague d'étanchéité d'arbre réalise une séparation de milieux, entre le vide et le carburant. De préférence dans le cas de la pompe à vide, la surface de l'embout d'étanchéité est lisse et le métal est durci en surface ou d'une manière continue à coeur. Une autre pompe à vide selon l'invention est caractérisée par le fait l'embout d'étanchéité est utilisé en supplément comme dispositif d'entraînement pour une pompe d'entraînement de carburant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront de la description donnée ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 montre une représentation d'une pompe en coupe longitudinale du rotor d'une pompe à vide selon l'invention ; - la figure 2 montre une représentation en perspective du rotor de la figure 1 seule ; - la figure 3 représente le rotor de la figure 2, sous la forme d'une pompe longitudinale ; - la figure 4 représente un rotor représenté en coupe partielle conformément à une autre forme de réalisation, comportant un embout scellé ; et - la figure 5 montre une autre forme de réalisation d'un rotor comportant un embout scellé. La pompe à vide représentée sur la figure 1 comprend un carter en forme de pot 1, dans lequel un rotor 2 formé d'une matière thermodurcissable est logé de façon pouvoir tourner. Dans une partie axiale du rotor 2 est formée une fente 3, qui s'étend dans la direction de l'axe de rotation et traverse le rotor 2 dans la direction radiale. La fente continue 3 sert à loger une ailette 4 qui limite le volume de travail de la pompe à vide. La pompe à vide représentée sur la figure 1 est également désignée sous l'expression pompe cellulaire à une seule ailette, étant donné qu'elle ne comporte qu'une ailette 4. Le fonctionnement d'une pompe cellulaire à ailette est supposée connu et par conséquent ne sera pas expliqué ciaprès. Le rotor 2 possède essentiellement la forme d'un cylindre circulaire, qui est divisé par la fente 3 en deux moitiés de cylindre circulaire. Les deux moitiés de cylindre circulaire sont reliées entre elles au niveau d'une extrémité par un disque de fermeture 5, qui limite la fente 3 dans la direction axiale. Le disque de fermeture 5 possède la forme d'un disque circulaire, dont le diamètre est inférieur au diamètre du rotor dans la zone de la fente 3. Le disque de fermeture 5 est logé dans un évidement 8 dans un couvercle 6 du carter. Le couvercle 6 du carter ferme le carter 1. L'évidement 8 formé dans le couvercle 6 du carter est dimensionné de telle sorte que par exemple un jeu est présent entre le disque de fermeture 5 et l'évidement 8 aussi bien dans la direction radiale que dans la direction axiale. Sur les figures 2 et 3 on voit que sur le côté de la fente 3, située à l'opposé du disque de fermeture 5, il est prévu dans le rotor 2 un perçage d'amenée d'huile 10. A partir du disque de fermeture 5, le rotor 2 comporte tout d'abord une partie en forme à ailette 12, qui possède un diamètre extérieur nettement plus grand que le disque de fermeture 5. Dans la section à ailette 12, la fente 3 servant à loger l'ailette est aménagée. La fente 3 est pour la réception de l'ailette est dégagée dans la section à ailette 12. La section à ailette 12 est suivie par une section de palier 14, dont le diamètre extérieur est nettement inférieur au diamètre extérieur de la section à ailette 12, et légèrement supérieur au diamètre extérieur du disque de fermeture 5. La section de palier 14 forme, conjointement avec la surface associée du carter, un palier lisse. Le perçage 10, qui est disposé dans la section de palier 14, sert à alimenter le palier avec un lubrifiant. Un évidement central 16 pour un élément de couplage est formé dans l'extrémité libre de la section de palier 14. L'élément de couplage (non représenté) sert à garantir la transmission du couple d'un arbre d'entraînement au rotor 2. Sur la figure 4, on a représenté partiellement en coupe une autre forme de réalisation d'un rotor 22. Le rotor 22 possède, comme le rotor représenté sur les figures 2 et 3, essentiellement la forme d'un cylindre circulaire comportant trois sections, qui ont des diamètres extérieurs différents. Une section de palier 24 est formée sur l'extrémité du rotor 22, située sur l'arbre d'entraînement. Une section à ailette 26, qui possède un diamètre extérieur supérieur à la section de palier 24, est disposée à la suite de cette section de palier. Ensuite la section à ailette est suivie par un disque de fermeture 28, qui possède le même diamètre, mais une épaisseur plus faible que la section de palier 24. Une extrémité 30 d'un embout 32 formé d'un métal est scellée dans le disque de fermeture 28. L'embout 32 peut être agencé avec un profil hexagonal au niveau de son extrémité libre 34 de manière à permettre une liaison par formes complémentaires avec le rotor d'une autre unité de pompe. Sur la figure 5 on a représente une autre forme de réalisation d'un rotor comportant un embout métallique. Le rotor en matière plastique 101 comporte une partie extérieure 103 et une partie intérieure 105 et peut être réalisé en une matière thermodurcissable ou en une matière thermoplastique, par exemple en utilisant un procédé de moulage par injection. La partie intérieure 105 a une forme essentiellement cylindrique et comporte un passage rectangulaire 107, qui sert à guider une ailette. La partie extérieure 103 est également essentiellement un corps de forme cylindrique, qui possède un diamètre supérieur à celui de la partie intérieure 105, les deux corps cylindriques sont interrompus dans la zone de la fente 107 pour l'ailette. Les deux parties 103,105 du rotor sont reliées entre elles dans une partie de fond 109 et peuvent être reliées en outre entre elles par des nervures 111. La partie de fond 109 possède une partie d'extrémité cylindrique 113, dont la surface enveloppe 115 est utilisée en tant que premier palier du rotor à l'intérieur d'un carter de pompe à vide. En outre dans la partie de fond 109 du rotor en matière plastique 101 sont aménagés des renfoncements 117, par exemple sous forme rectangulaire, qui sont utilisés pour loger des moyens d'entraînement, comme par exemple un embrayage. Sur le côté du rotor en matière plastique, qui est situé à l'opposé de la partie de fond 109, la partie intérieure 105 ressort au moyen d'une partie cylindrique 119 hors de la partie extérieure 103, la surface enveloppe 121 de cette partie cylindrique 119 pouvant former un second palier du rotor en matière plastique dans un boîtier non représenté ici. Dans la partie cylindrique 19 du rotor en matière plastique est inséré un embout métallique 123 qui peut, en tant que pièce d'insertion, être scellé sous la forme d'une pièce d'insertion dans le moule de coulée par injection, dans le rotor en matière plastique au moyen de contours extérieurs de liaison par formes complémentaires 5, comme par exemple un moletage, lors de l'opération de moulage par injection. Naturellement on peut également imaginer d'autres types de liaison par formes complémentaires, comme par exemple un profil hexagonal ou, un ou plusieurs méplats, une denture, etc. L'embout métallique 123 a principalement le rôle d'un embout d'étanchéité, étant donné qu'il s'applique de façon étanche par sa surface cylindrique 127 contre une bague d'étanchéité radiale d'arbre 129. La bague d'étanchéité d'arbre 129 et l'embout d'étanchéité 123 ferment de façon étanche le passage traversant la paroi 131 du carter de la pompe, l'atmosphère formée d'un vide, c'est-à-dire l'atmosphère d'air contenant une huile lubrifiante, s'appliquant sur le côté 133 du carter de la pompe, tandis qu'un milieu entraîné par une pompe d'entraînement de carburant, comme par exemple un carburant diesel, s'applique sur le côté 135. Conformément à l'invention, l'embout d'étanchéité est réalisé en un métal de manière à garantir conjointement avec la bague d'étanchéité d'arbre, la fonction d'étanchéité. Des essais exécutés dans le cadre de l'invention ont révélé qu'il n'est pas possible de faire circuler la bague d'étanchéité d'arbre directement sur une surface en matière plastique étant donné qu'elle est trop souple. En outre, l'embout d'étanchéité comporte un prolongement 137, qui peut être utilisé en tant qu'élément d'entraînement pour la pompe d'entraînement de carburant. Pour le fonctionnement ce qui est essentiel c'est que l'embout d'étanchéité est utilisé uniquement en tant que partie fonctionnelle d'étanchéité entre les deux pompes et en tant que partie fonctionnelle d'entraînement pour la pompe d'entraînement du carburant et n'assume aucune fonction de support à l'intérieur du carter de la pompe, étant donné que la fonction de palier peut être assumée par le rotor en matière plastique lui-même avec ces deux surfaces de palier 121 et 115 qu'on peut par conséquent réaliser des économies concernant un arbre métallique, un espace de montage et des paliers d'arbre et réduire le poids. L'embout d'étanchéité 123 possède une surface lisse et une surface dure, le métal pouvant être durci en surface ou à coeur, notamment dans la zone 127, et servant par conséquent de surface de circulation pour la bague d'étanchéité d'arbre 129. Cette unité d'étanchéité garantit la séparation des milieux à savoir le vide et le carburant, est garantie à l'intérieur de la pompe tandem. Le rotor 10 possède un poids faible étant donné qu'il est réalisé en matière plastique, et un agencement compact étant donné qu'aucun tourillonnage séparé de l'embout d'étanchéité 123 n'est nécessaire. L'embout d'étanchéité 123 sert en supplément de dispositif d'entraînement 137 pour la seconde unité d'une pompe tandem, comme par exemple une pompe d'entraînement de carburant. Les revendications annexées à la présente demande sont des propositions de formulation, sans préjudice de l'obtention d'une protection par brevet qui continue. La demanderesse se réserve le droit de revendiquer encore d'autres caractéristiques ou combinaisons de caractéristiques qui ne sont jusqu'ici exposées que dans la description et/ou les dessins. Des références utilisées dans les sous-revendications concernent la poursuite du développement de l'objet de la revendication principale grâce aux caractéristiques des sous-revendications respectives ; il ne faut pas les considérer comme un renoncement à l'obtention d'une protection autonome de l'objet des caractéristiques ou combinaisons de caractéristiques des sous-revendications concernées. Etant donné que les objets de ces revendications peuvent constituer, au regard de l'état technique à la date de priorité attachée à la présente demande, des inventions propres et indépendantes, la demanderesse se réserve le droit d'en faire l'objet d'autres revendications indépendantes ou de demandes divisionnaires. Ces objets peuvent également contenir des inventions indépendantes qui représentent une configuration indépendante des objets des sousrevendications précédentes. Les exemples de réalisation ne doivent pas être considérés comme une limitation de l'invention. Au contraire de nombreux changements et modifications sont possibles dans le cadre de l'invention telle que présentement exposée, en particulier des variantes, éléments et combinaisons et/ou matières qui sont par exemple inventives par combinaison ou transformation des caractéristiques ou éléments ou étapes de procédé décrits dans la description générale et les modes de réalisation ainsi que les revendications et contenues dans les dessins et qui conduisent par des caractéristiques combinables à un nouvel objet ou à de nouvelles étapes de procédés ou de séquences d'étapes de procédé, dans la mesure où il concerne également des procédés de fabrication, de vérification et d'usinage, et où il permettrait à l'homme de métier d'apporter une solution au problème à la base de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pompe à vide, notamment pour installations d'amplificateurs de la force de freinage dans des véhicules automobiles, comportant un carter (1), dans lequel est logé de manière à pouvoir tourner un rotor entraîné (2,101) réalisé en matière plastique, caractérisée en ce que le rotor est formé par une matière plastique thermodurcissable. 2. Pompe à vide selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rotor (2) est tourillonné d'un côté. 3. Pompe à vide selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le rotor (2) est massif. 4. Pompe à vide selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le rotor (2, 101) possède essentiellement la forme d'un cylindre circulaire. 5. Pompe à vide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le rotor (2, 101) possède une fente (3,107), qui est continue dans une direction radiale, pour une ailette. 6. Pompe à vide selon la revendication 5, caractérisée en ce que le rotor (2) peut être couplé, par une extrémité, à un arbre d'entraînement et est tourillonné uniquement au niveau de cette extrémité dans le carter et est équipé, au niveau de son autre extrémité, d'un disque de fermeture (5), qui est agencé d'un seul tenant avec le rotor et ferme la fente dans la direction axiale. 7. Pompe à vide selon la revendication 6, caractérisée en ce que le disque de fermeture (5) est logé avec un jeu radial dans un évidement (8) dans une partie du carter, notamment dans un couvercle (6) du carter. 8. Pompe à vide selon la revendication 7, caractérisée en ce que le disque de fermeture (5) est logé avec un jeu axial dans l'évidement (8). 9. Pompe à vide selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que sur le côté situé à l'opposé de l'arbre d'entraînement, un embout (32,123), qui est utilisé pour l'entraînement d'une autre unité de refoulement, est scellé dans le rotor (2,101). 10. Pompe à vide selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le rotor (2, 101) est réalisé en une matière plastique à base de résine phénolique ou de résine époxy, notamment avec un pourcentage de tétrafluoroéthylène. 11. Pompe à vide selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le rotor (2, 101) est pourvu d'un revêtement glissant servant à réduire le frottement et l'usure et/ou servant de couche lubrifiante améliorant la durée de vie, notamment en un polymère organique durcissable possédant une épaisseur de couche minimale de 30 + 10 um. 12. Pompe à vide, notamment pour les installations d'amplificateurs de la force de freinage dans des véhicules automobiles, comportant un carter, dans lequel un rotor entraîné en matière plastique est logé de manière à pouvoir tourner, caractérisé en ce que le rotor (2,101) comporte, sur le côté situé à l'opposé du côté d'entraînement, un embout (32,123) disposé dans le rotor, et que l'embout ne comporte aucun palier dans le carter de la pompe à vide. 13. Pompe à vide selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'embout est utilisé comme embout d'étanchéité et que sa surface (127) représente la surface de circulation pour une bague d'étanchéité d'arbre (129). 14. Pompe à vide selon l'une ou l'autre des revendications 12 et 13, caractérisée en ce que l'embout (32,123) est moulé par injection ou scellé en tant que pièce d'insertion, selon une liaison par formes complémentaires dans le rotor (2,101). 15. Pompe à vide selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisée en ce que la liaison par formes complémentaires (30,125) est représentée par un moletage ou une section ou un profil hexagonal ou par un ou plusieurs méplats ou par une denture sur l'embout (32, 123). 16. Pompe à vide selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que le rotor en matière plastique (2,101) est utilisé en tant que rotor pour une pompe tandem, qui comporte une pompe à vide lubrifiée par de l'huile et une pompe d'entraînement de carburant, en matière plastique. 17. Pompe à vide selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que la bague d'étanchéité d'arbre (129) forme ou permet une séparation de milieux entre le vide et le carburant. 18. Pompe à vide selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la surface (127) de l'embout d'étanchéité (32,123) est lisse et que le métal est durci en surface ou d'une manière intime dans la masse. 19. Pompe à vide selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisée en ce que l'embout d'étanchéité (32,123) est utilisé en supplément comme dispositif d'entraînement pour la pompe d'entraînement de carburant. 20. Pompe à vide notamment pour des installations d'amplificateurs de la force de freinage dans des véhicules automobiles, comportant un carter (1) dans lequel est logé d'une manière à pouvoir tourner un rotor entraîné (2,101) en matière plastique, caractérisée par au moins une caractéristique selon l'invention révélée dans les documents de la demande.