Brevet FR2870896A1 — publié le 20051202

Domaine de l'invention La présente invention concerne une pompe à piston, notamment pour installations de frein de véhicule, pour refouler du liquide hydraulique, comprenant au moins un élément de pompe muni d'un pis- ton à mouvement alternatif dans un élément de cylindre, et un axe d'entraînement pour entraîner un élément excentrique et actionner les pistons. Etat de la technique Les pompes à piston refoulant du liquide hydraulique sont connues sous différentes réalisations de l'état de la technique. Dans les installations ou systèmes de frein de véhicules on utilise fréquemment des pompes à piston radiaux, ayant deux éléments de pompe opposés l'un à l'autre à 180 . De telles pompes à pistons radiaux ont habituellement un piston cylindrique avec un élément d'étanchéité prévu sur le piston ou dans le cylindre sous la forme d'une bague d'étanchéité. Les pompes sont fréquemment entraînées par un élément excentrique et les éléments de pompes opposés créent en alternance la pression du système. Pendant la montée en pression du premier élément de pompe, le second élément est en phase d'aspiration. Les pistons sont poussés contre l'élément excentri- que par un ressort de rappel. A la force développée par ce ressort de rappel s'ajoute fréquemment une force supplémentaire correspondant pendant le fonctionnement à certains états de régulation de l'installation de frein, force qui agit sur l'excentrique par l'intermédiaire du piston. Les mouvements de glissement entre le piston et l'excentrique produisent pendant le fonctionnement une forte usure de la face frontale du piston en contact avec l'élément excentrique. Pendant la durée de vie de la pompe à piston on arrivera ainsi à une géométrie d'usure, non satisfaisante, en ce que les efforts transversaux s'exerceront sur le piston et ainsi également sur les bagues de guidage du piston ou les anneaux d'étanchéité du pis- ton. Cela constitue une cause de défaillance prématurée de la pompe à piston. Pour minimiser l'usure on a déjà proposé un palier excentré comportant une bague extérieure installée sur des organes de roulement pour avoir une friction de roulement entre le piston et la bague extérieure. Toutefois, la force développée par l'élément de pompe sous l'effet de la pression du système est toujours plus grande que la force de celui des éléments de pompe qui est en phase d'aspiration. Il en résulte que la bague extérieure du palier excentré roule sur la face frontale du piston en- gendrant la pression alors que le piston de l'élément de pompe qui est en phase d'aspiration glisse sur la bague extérieure du palier excentré ce qui se traduit par l'usure indiquée. Dans ces conditions, l'utilisation d'un pa-lier excentré ne garantit pas l'élimination de l'usure. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne une pompe à piston du type défini ci-dessus, caractérisée par une bague de glissement entre le piston et l'élément excentrique. Ainsi, on minimise grâce à l'invention le frottement entre le piston et l'élément excentrique grâce à la bague de glissement, supplémentaire, entre le piston et l'élément excentrique. La bague de glissement est solidaire en rotation par rapport à l'élément excentrique et les pistons la déplacent dans la direction axiale des pistons pendant leur course. La bague de glissement supplémentaire évite l'usure de la face frontale du piston ainsi que celle de l'excentrique si bien qu'il n'y a aucune force transversale supplémentaire que l'usure pourrait exercer sur le piston. On augmente ainsi de manière significative la durée de vie de la pompe à pis-ton selon l'invention. Par comparaison à des pompes à piston usuelles, la durée de vie est multipliée par environ cinq. De manière préférentielle, l'élément excentrique comporte un palier excentré avec une bague extérieure montée sur les organes de roulement. On aura ainsi un frottement par roulement entre la bague extérieure du palier excentrique et la surface périphérique intérieure de la bague de glissement. Cela réduit au minimum l'usure de la bague de glis- sement. La bague de glissement présente une certaine souplesse et en outre elle a de préférence une élasticité propre pour toujours tendre à revenir dans sa position de repos. Pour que le piston s'applique de façon garantie contre la bague de glissement, cette bague comporte une cavité recevant une partie du piston. Il est particulièrement avantageux de fixer le piston dans la cavité, par exemple par un ajustage pressé ou par collage ou autres moyens de ce type. On peut ainsi avoir également les forces de traction exercées sur le piston. De manière préférentielle, la bague de glissement comporte une zone décrite ci-dessus dans la direction radiale et dans la direction périphérique pour constituer une butée pour le piston dans la direction axiale. Le piston s'applique directement contre cette partie en saillie. D'une manière particulièrement préférentielle, la bague de glissement comporte deux zones en saillie dans la direction radiale et dans la direction périphérique au niveau des deux côtés du piston situés dans la direction axiale, pour constituer une butée pour le piston dans les deux directions axiales. La bague de glissement est de préférence en un métal ou matière métallique, une matière plastique ou un mélange d'une matière métallique et d'une matière plastique. Il est particulièrement avantageux de fabriquer la bague de glissement par le procédé de moulage par injection de métal (procédé MIM). A ce moment, on injecte un mélange de poudre métallique et de poudre de matière plastique pour former la bague de glissement et ensuite on continue le traitement de l'ébauche pré-injectée pour expulser la matière plastique de la bague de glissement. Comme produit final on obtient ainsi la bague de glissement en une poudre métallique, analogue à un objet fritté. De manière préférentielle, la pompe à piston selon l'invention comporte deux éléments de pompe entraînés par un élément excentrique. Les deux éléments de pompe sont de préférence opposés l'un à l'autre sur 180 . Cela permet de réaliser une structure dans laquelle l'un des éléments de pompe est en phase d'aspiration pendant que l'autre est en phase de compression. Les deux éléments de pompe ne seront ainsi jamais simultanément en phase d'aspiration ou en phase de compression. De préférence la bague de glissement est réalisée pour avoir un espace intermédiaire entre l'élément excentrique et la périphérie inté- rieure de la bague de glissement, au niveau de l'élément de pompe qui se trouve en phase d'aspiration. En d'autres termes, entre l'élément excentrique et la surface intérieure de la bague de glissement, on aura un espace intermédiaire dans la position dans laquelle se trouve un piston d'un élément de pompe à la périphérie extérieure de la bague de glissement, cet élément de pompe étant celui qui est en phase d'aspiration. On évite ainsi tout frottement entre la bague de glissement et l'élément excentrique pendant la phase d'aspiration. Cela réduit encore plus le frottement global de la pompe à piston. La pompe à piston selon l'invention s'applique d'une ma- nière particulièrement préférentielle à des systèmes de frein de véhicules, équipés d'installations de commandes et de régulations électroniques tel-les que par exemple les systèmes ESP, ASR, EHB. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une pompe à piston selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe schématique simplifiée de la pompe à piston représentée aux figures 1 et 2 pour expliciter le principe de fonctionnement, l'élément excentrique occupant une première position, - la figure 4 est une vue en coupe schématique simplifiée de la pompe à piston pour décrire son principe de fonctionnement, l'élément excentrique occupant une seconde position différente de la position représentée à la figure 3. Description de modes de réalisation Comme cela apparaît notamment aux figures 1 et 2, la pompe à piston 1 comprend un boîtier 2 avec deux cylindres 2a, 2b. Chacun des cylindres comporte un élément de pompe. Plus précisément, un premier élément de pompe est associé au premier cylindre 2a et un second élément de pompe 4 est associé au second cylindre 2b. Le premier élément de pompe 3 comprend un piston 3a ayant une face frontale 3b et une bague de guidage 13. Le second élément de pompe 4 comprend un piston 4a ayant une face frontale 4b et aussi une bague de guidage 13. Les éléments de pompe 3, 4 ne sont représentés qu'en partie aux figures 1 et 2; pour le reste leur construction est connue. Comme cela apparaît notamment à la figure 2, la pompe à piston 1 comporte un axe d'entraînement 12 monté dans deux paliers 14, 15 du boîtier 2. L'axe d'entraînement 12 est entraîné par un moteur. Dans une zone de diamètre légèrement réduit de l'axe d'entraînement 12 on a un élément excentrique 5. L'élément excentrique 5 comprend un premier excentrique 8 fixé sur l'axe d'entraînement 12, une bague extérieure 6 et entre l'élément excentrique 8 et la bague extérieure 6, un grand nombre d'organes de roulement 7. L'élément excentrique 5 de cet exemple de réalisation est ainsi sous la forme d'un palier excentré. Selon les figures 1 et 2, une bague de glissement 9 est interposée entre l'élément excentrique 5 et les éléments de pompe 3, 4. La bague de glissement 9 comporte une première cavité l0a et une seconde cavité 10b recevant chacune une face frontale des pistons 3a, 3b. Plus précisément, la face frontale 3b du piston 3a est logée dans la cavité l0a; la face frontale 4b du piston 4 est logée dans la cavité 10b. Les cavités 10a, 10b sont réalisées sous la forme de cavités cylindriques correspondant à la forme du piston; un côté axial des cavités est ouvert (voir figure 2). Les cavités ont ainsi une forme essentiellement en fer à cheval. Ainsi, les pistons 3a, 4a ne sont pas entourés complètement par le bord de la cavité. Pour améliorer la fixation, on peut réaliser un léger siège pressé entre le piston 3a, 4a et les cavités 10a, 10b ou encore les faces frontales des pistons peuvent être collées à la bague de glissement 9. La bague de glissement 9 est de préférence fabriquée en une matière métallique ou métal et elle est solidaire en rotation vis-à-vis de l'élément excentrique 5. Toutefois, la bague de glissement 9 est déplacée dans la direction radiale de l'axe d'entraînement 12 par le mouvement des pistons qui en assure la compression et l'expansion radiale. Ainsi, la bague de glissement 9 présente une certaine élasticité dans la direction radiale. La bague de glissement 9 a également une certaine élasticité propre pour qu'elle ait toujours tendance à revenir dans sa position initiale. Comme le montre notamment la figure 2, un bord en partie périphérique 11 est formé sur la bague de glissement 9 au niveau des éléments de pompe 3, 4. Le bord 11 sert d'appui axial du piston 3a, 4a et n'est réalisé que sur un côté du piston. Le bord 11 sert ainsi de surface d'appui pour la paroi latérale du piston. Il est à remarquer que selon une variante de réalisation de l'invention l'autre côté du piston, c'est- à-dire le bord opposé 11, peut être associé à un autre bord. On aura ainsi une bu- tée dans les deux directions axiales X-X de l'axe d'entraînement 12. Le fonctionnement de la pompe à piston 1 selon l'invention sera décrit ciaprès. En particulier selon les vues schématique des figures 3 et 4 il apparaît que les éléments de pompe 3 et 4 sont opposés l'un à l'autre à 180 et un élément de pompe 3 est en phase d'aspiration pendant que l'autre est en phase de compression. La figure 3 montre une position de la pompe à piston pour laquelle l'excentrique se trouve dans un angle de 0 par rapport à l'axe d'entraînement X-X. Aux figures 3 et 4, le sens de rotation de l'élément excentri- que 5 porte la référence R; E désigne l'axe excentré. Dans la position re- présentée à la figure 3, le premier piston 3a est en phase d'aspiration, c'est-à-dire qu'il descend suivant la flèche A. Le second piston 4a est en phase de compression et descend également suivant la direction de flèche B telle que représentée. Entre l'élément excentrique 5 et la surface intérieure 9a de la bague de glissement 9 on a un intervalle S. L'intervalle S ou espace intermédiaire se trouve dans la zone de l'élément de pompage qui est en phase d'aspiration. Cet intervalle garantit qu'il n'y a pas de contact pour l'élément de pompage en phase d'admission, entre la surface périphérique intérieure 9a de la bague de glissement 9 et l'élément excentrique 5. Cela permet de réduire de manière significative tout frottement. Il suffit pour cela que les dimensions de la bague S soient telles qu'il n'y a pas de contact entre l'élément excentrique 9 et la surface périphérique intérieure 9a en phase d'aspiration. Si l'élément excentrique 5 continue de tourner dans la di-rection de la flèche R, on arrive dans la position représentée à la figure 4. Dans cette position, l'élément excentrique 5 est tourné de 90 par rapport à la position représentée à la figure 3. Le premier piston 5 se trouve alors à son point mort bas UT et le second piston 4a se trouve à son point mort haut OT. Dans cette situation, il existe toujours un intervalle S entre l'élément excentrique 5 et le premier élément de pompe 3 qui vient juste de terminer sa phase d'aspiration. Si l'élément excentrique 5 continue de tourner, l'élément excentrique vient en contact avec la périphérie intérieure 9a de la bague de glissement 9 au nouveau côté de pression de la pompe à piston, c'est-à-dire du côté tourné vers le premier élément de pompe 3 et l'intervalle S se forme du côté opposé, c'est-à-dire au niveau de la surface périphérique intérieure 9a de la bague de glissement 9 contre le second élément de pompe 4 car ce second élément de pompe 4 est alors en phase d'aspiration. Selon l'invention, la bague de glissement 9 supplémentaire entre les pistons 3a, 4a et l'élément excentrique 5 ne produit aucun frottement de glissement entre le piston et l'élément excentrique. On évite ainsi une usure prématurée de la face frontale des pistons 3a, 3b et ainsi une panne de la pompe. De plus, l'élément excentrique 5 est réalisé comme palier excentré. Ainsi, pendant le contact de la bague extérieure 3 avec la surface périphérique intérieure 9a de la bague de glissement 9, au niveau de l'élément de pompe qui se trouve en phase de compression, on aura toujours un frottement de roulement, ce qui permet de réduire en- core plus le frottement global de la pompe à piston 1. Le temps de fonctionnement de telles pompes à piston peut être d'environ 1000 heures et plus par comparaison au temps de fonctionnement d'environ 200 heures des pompes à piston connues selon l'état de la technique. De telles pompes à piston qui s'appliquent d'une manière particulièrement préférentielle en combinaison avec des systèmes de commande ou de régulation d'installations de frein, ne fonctionnent que si une demande de pression correspondante a été définie au préalable. Ainsi, l'invention développe une pompe à piston qui reste prête à l'usage pendant toute la durée de vie du véhicule, ce qui rend inutile toute réparation compliquée ou tout échange d'une pompe à piston connue. Cela se traduit par des économies importantes pour les soins et l'entretien des installations de frein du véhicule. REVENDICATIONS 11 Pompe à piston mtamment pour installations de frein de véhicule, pour refouler du liquide hydraulique, comprenant au moins un élément de pompe (3, 4) muni d'un piston (3a, 3b) à mouvement alternatif dans un élément de cylindre (2a, 2b), et un axe d'entraînement (12) pour entraîner un élément excentrique (5) et actionner les pistons (3, 4), caractérisée par une bague de glissement (9) entre le piston (3a, 4a) et l'élément excentrique (5). 2 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément excentrique (5) comprend un palier excentré avec une bague extérieure (6). 3 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de glissement (9) comporte une cavité (10a, 10b) pour recevoir le piston (3a, 4a). 4 ) Pompe à piston selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston (3a, 4a) est fixé dans la cavité (10a, 10b). 5 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de glissement comporte une zone (11) en saillie qui dépasse de l'axe d'entraînement dans la direction radiale et dans la direction périphérique pour former une butée pour le piston (3a, 4a) dans la direction axiale. 6 ) Pompe à piston selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bague de glissement (9) comporte deux zones en saillie (11) pour cons-35 tituer une butée pour le piston (3a, 4a) dans les deux directions axiales (X-X). 7 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de glissement (9) est en un métal ou une matière plastique ou un mélange de métal et de matière plastique. 8 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par un premier élément de pompe (3) et un second élément de pompe (4) en-traînés par l'élément excentrique (5), le premier élément de pompe (3) étant opposé au second élément de 10 pompe (4) par rapport à l'élément excentrique (5) d'un angle de 180 . 9 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par un espace intermédiaire (S) entre l'élément excentrique (9) et l'une des surfaces périphériques (9a) de la bague de glissement (9) à un endroit de la surface périphérique intérieure (9a) associé à un élément de pompe et l'espace intermédiaire (S) existe pendant toute la phase d'aspiration de l'élément de pompe.