Brevet FR2871199A1 — publié le 20051209

Domaine de l'invention La présente invention concerne une pompe à piston notamment pour une installation de véhicule pour refouler du liquide hydraulique comprenant un élément de cylindre, un élément de piston mobile suivant un mouvement alternatif dans l'élément de cylindre, un élément de rappel pour rappeler l'élément de piston dans sa position de sortie, une soupape d'entrée et une soupape de sortie. Une telle pompe est notamment destinée à des installations ou systèmes de freins de véhicules. Etat de la technique On connaît diverses réalisations de pompes à piston pour refouler du liquide hydraulique selon l'état de la technique. Les pompes à piston connues ont habituellement un piston cylindrique et un élément d'étanchéité installé sur le piston ou dans le cylindre. Les installations ou systèmes de frein de véhicules utilisent fréquemment des pompes à pis-tons radiaux, comportant deux éléments de pompe opposés l'un à l'autre à 180 . Lorsque le piston de l'un des éléments de pompe est en phase de compression, le piston de l'autre élément de pompe aspire du liquide hydraulique. Pendant le fonctionnement, cela se traduit par du frottement avec usure entre l'excentrique et le côté du piston en contact avec l'excentrique. En outre, en cours de fonctionnement, on a également de l'usure entre le piston cylindrique et l'alésage ou la bague de guidage dans l'alésage. En résumé, les pompes à piston connues et notamment leur piston subissent une usure gênante qui réduit la durée de vie de ces pompes. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne une pompe à piston du type défini ci-dessus, caractérisée en ce qu'une chambre de piston est prévue entre la soupape d'entrée et la soupape de sortie, et l'élément de piston comporte une bille. Ainsi, le piston de la pompe sera soumis à une usure ré- duite au minimum. La pompe selon l'invention est de hauteur réduite et sa fabrication est économique. Ces avantages résultent de l'élément de piston constitué par une bille. L'élément de piston en forme de bille ga- rantit ainsi un frottement par roulement entre l'excentrique et la bille ainsi qu'entre la bille et la paroi du cylindre. Cela réduit l'usure de la bille et de l'excentrique ainsi que l'usure dans l'alésage du cylindre d'une manière très significative par comparaison avec l'état de la technique car le frotte- ment par roulement est beaucoup plus faible que le frottement par glisse- ment. De préférence, un élément d'étanchéité est prévu entre l'élément de rappel de la bille et la bille elle-même. L'élément d'étanchéité assure la séparation étanche entre la chambre du piston de la pompe et la chambre excentrique. De manière préférentielle, l'élément d'étanchéité possède une cavité en forme de calotte sphérique pour recevoir au moins en partie le piston en forme de bille. L'élément d'étanchéité est ainsi en-traîné en même temps que le piston formé par une bille. Pour éviter l'aspiration de l'air venant du volume de l'excentrique, l'élément d'étanchéité comporte de préférence une bague de raclage. Cette bague de raclage est installée de manière préférentielle sur l'extrémité de l'élément d'étanchéité tournée vers la bille. En outre, le coefficient de frottement entre l'élément d'étanchéité et la bille est inférieur à celui entre la bille et la pièce d'entraînement, par exemple l'excentrique. Cela garantit que le piston en forme de bille, déplacé par la pièce d'entraînement, roule sur l'élément d'étanchéité au cours du mouvement pour avoir ainsi un frottement de roulement entre l'élément d'étanchéité et la bille. La pièce d'entraînement est de préférence un excentrique ou une bague de palier excentré comportant une bague extérieure montée sur des organes de roulement. Ainsi, en utilisant une bague de palier excentré, même entre le piston en forme de bille et la bague extérieure de l'anneau de palier excentré on aura un frottement de roulement. Une fabrication particulièrement économique prévoit un élément d'étanchéité, de préférence en matière plastique, notamment en PTFE (polytétrafluoréthylène). Pour que l'élément d'étanchéité assure une étanchéité par- ticulièrement bonne entre le volume du piston et la chambre de l'excentrique, un élément de rappel de l'élément de piston exerce de préfé- rence une force radiale sur l'élément d'étanchéité. Une réalisation particu- lièrement simple pour avoir une force radiale consiste à installer de préférence une pièce de réception de l'élément de rappel entre l'élément de rappel et l'élément d'étanchéité et la pièce de réception comporte une ca- vité dont les parois sont inclinées vers l'alésage du cylindre. Ainsi, une extrémité de l'élément de rappel est logée au moins en partie dans la pièce de réception et la force de rappel exercée par l'élément de rappel exerce une force radiale sur l'élément d'étanchéité grâce aux parois inclinées. D'une manière particulièrement avantageuse, la pièce de réception est principalement en forme de pot avec des parois coniques allant en se rétrécissant à l'intérieur, une surface de paroi et un bord périphérique. La pièce de réception peut par exemple être fabriquée par emboutissage pro- fond. Il est en outre avantageux que la direction d'entrée du liquide hydraulique dans la soupape d'entrée ne soit pas parallèle à la direction de sortie au niveau de la soupape de sortie. En d'autres termes, l'ouverture de la soupape d'entrée n'est pas parallèle à l'ouverture de la soupape de sortie. Cette réalisation permet une construction particulière-ment compacte de la pompe à piston car cela permet de raccourcir axialement la construction. D'une manière particulièrement avantageuse, la direction d'entrée au niveau de la soupape d'entrée fait un angle d'environ 90 par rapport à la direction de sortie au niveau de la soupape de sortie. Selon un autre développement préférentiel de l'invention, l'alésage de cylindre de la pompe à piston comporte de préférence une chemise. Cela permet de réduire encore plus la résistance par frottement entre le piston à bille et la chemise. La pompe à piston selon l'invention est particulièrement destinée à des installations ou systèmes de frein de véhicules. Il s'agit tout particulièrement de systèmes ou d'installations de frein à commande et régulation électroniques comme par exemple les systèmes ESB, ASR, EHB. Dessins Un exemple de réalisation de l'invention sera décrit ci-après de manière plus détaillée en référence au dessin annexé dans lequel: la figure unique est une vue en coupe schématique d'une pompe à piston correspondant à un exemple de réalisation de la présente invention. Description du mode de réalisation Selon la figure unique, la pompe à piston 1 se compose d'un boîtier 2 muni d'un perçage ou alésage de cylindre a2 recevant un élément de piston 4. L'élément de piston 4 comporte une bille 5, un élément d'étanchéité 6 et une pièce de réception 7. La pièce de réception 7 reçoit un ressort de rappel 8 de l'élément de piston. L'élément de piston 4 est entraîné par un excentrique 3. L'élément de piston 4 est entraîné par un excentrique 3. L'excentrique 3 de cet exemple de réalisation est constitué d'un palier excentré comprenant une bague extérieure 3a, des organes de roulement 3b et une bague intérieure 3c. On réalise ainsi un frottement de roulement entre la bille 5 et l'excentrique 3. L'élément d'étanchéité 6 a une cavité 6a en forme de calotte sphérique pour recevoir une partie de la bille 5. L'élément d'étanchéité 6 présente à sa périphérie extérieure une cavité 6b concave et l'extrémité opposée à celle de la bille 5 a un logement 6c en forme de pot. L'élément d'étanchéité 6 est réalisé en une matière plastique, notamment en polytétrafluoréthylène PTFE. Pour éviter d'aspirer l'air dans la chambre logeant l'excentrique, l'élément d'étanchéité 6 porte solidairement une bague de raclage 9. La bille 5 de l'élément de piston 4 peut être par exemple une simple bille en acier. La pièce de réception 7 telle que représentée est logée dans la cavité 6c de l'élément d'étanchéité 6. La pièce de réception 7 comporte un bord 7a, une zone 7b qui se rétrécit et une zone de fond 7c. L'élément de rappel 8 s'appuie ainsi contre la zone de fond 7c de la pièce de réception 7. Grâce à la zone 7b rétrécie s'appuyant contre la paroi de la cavité 6c qui va en diminuant on peut ainsi exercer une force radiale sur l'élément d'étanchéité 6 pour que cet élément d'étanchéité 6 assure une meilleure étanchéité vis-à-vis de l'alésage de cylindre 2a. En outre, comme le montre la figure, l'élément de rappel 8 s'appuie par son extrémité opposée à celle de l'élément de piston 4 contre une cage de soupape 16. La cage de soupape 16 comporte deux sièges de soupape, à savoir un premier siège l0a pour une soupape d'entrée 10 et un second siège 11 a pour une soupape de sortie 11. Une chambre de pis-ton 12 est formée entre la soupape d'entrée 10 et la soupape de sortie 11. Cette chambre communique par un perçage 17 avec l'élément de piston 4, plus précisément la pièce de réception 7 de l'élément de piston. La sou-pape d'entrée 10 est rappelée dans sa position fermée par un ressort de rappel 14 et la soupape de sortie 11 est précontrainte par un ressort de rappel 15. Selon la figure, l'alésage de cylindre 2a comporte un épau- lement 2b recevant la cage de soupape 16. L'extrémité de l'alésage de cy- lindre 2a tournée vers l'extérieur est fermée par un élément d'obturation 18 contre lequel s'appuie le ressort de rappel 15 de la soupape de sortie 11. Un canal 21 formé entre l'élément de fermeture 18 et la cage de sou- pape 16 fournit alors le liquide sous pression à une conduite sous pres- sion 20. La figure 1 montre un perçage d'alimentation 19 pour le liquide hydraulique. Comme le montre en outre la figure, la direction d'entrée E du liquide hydraulique au niveau de la soupape d'entrée 10 n'est pas pa- rallèle à sa direction de sortie A au niveau de la soupape de sortie 11. Plus précisément, la direction de sortie A est parallèle à la direction X- X de l'élément de pompe tel que représenté ; la direction d'entrée E est perpendiculaire à la direction axiale X-X. Ce moyen permet de réaliser une construction particulièrement compacte de la pompe à piston car il permet de réduire de manière significative en particulier la longueur dans la direction de l'axe X-X. Il est à remarquer que le montage présenté à la figure ne s'applique pas uniquement à un piston avec une bille comme celui de la pompe à piston représenté à la figure. La disposition non parallèle à l'axe entre la soupape d'entrée et la soupape de sortie peut également s'appliquer à d'autres pompes à piston, par exemple une pompe à piston ayant un piston de forme cylindrique. Le fonctionnement de la pompe à piston 1 selon l'invention sera décrit ciaprès. La figure 1 montre la position de l'excentrique 3 juste avant qu'il n'atteigne son point mort haut. Lorsque l'excentrique 3 tourne autour de son axe de rotation M dans la direction de la flèche R, la pompe à piston 1 commence sa course d'aspiration. La chambre de piston 12 est ainsi mise en dépression et la bille continue à déplacer la soupape d'entrée 10 contre la force du ressort de rappel 14 dans la direction d'entrée E du siège de soupape 10a. Cela permet d'aspirer du liquide hydraulique par la conduite d'entrée 19. La phase de montée en pression commence une fois que l'excentrique 3 a dépassé son point mort bas. La pression s'établit ainsi dans la chambre de piston 12 car l'élément de piston 4 de la figure 1 se déplace vers la gauche. La soupape d'entrée 10 est ainsi fermée et la pres- 3o sion augmente dans la chambre de pression 12a jusqu'à ce que la pression agissant sur la soupape de sortie 11 et provenant de la chambre de piston 12 dépasse la force développée par le ressort de rappel 15. Lorsque la pression dans la chambre de pression 12 dépasse la force de rappel exercée par le ressort de rappel 15, la soupape de sortie 11 s'ouvre et le liquide hydraulique sous pression s'échappe par le canal 21 dans la con-duite de pression 20. Lorsque l'excentrique 3 dépasse de nouveau le point mort haut, la course d'aspiration recommence et la soupape de sortie se ferme alors que la soupape d'entrée 10 s'ouvre. Comme l'élément de piston 4 comprend la bille 5, pendant le fonctionnement il n'y aura qu'un faible frottement entre l'excentrique 3 et la bille 5 et entre la bille 5 et l'élément d'étanchéité 6. Plus précisément, il y aura un frottement de glissement entre l'élément d'étanchéité 6 et la bille 5 car le coefficient de frottement entre la bague extérieure 3a de l'excentrique et la bille est supérieur à celui entre la bille et l'élément d'étanchéité 6. C'est pourquoi pendant le fonctionnement la bille tourne lorsque la pression augmente dans l'élément de pompe et aussi en phase d'aspiration de l'élément de pompe. Entre la bille 5 et le perçage ou alésage de cylindre 2a on n'aura qu'un faible frottement en cours de fonctionnement. Ainsi, la résistance par frottement de la pompe à piston 1 au niveau de l'élément de piston 4 est réduite au minimum car en particulier on a un frottement de roulement entre la bille 5 et l'excentrique 3. Cela permet de réduire de manière significative l'usure de fonctionnement par comparaison avec l'usure habituelle au niveau du piston ou de l'excentrique dans le cas d'un piston de forme cylindrique. Comme dans le présent exemple de réalisation, la bague extérieure 3a de l'excentrique 3 roule également sur les organes de roulement 3b, la pompe à piston représentée à la figure présente une résistance de frottement particulière- ment faible. Selon l'invention, cela permet de réduire d'une part de manière significative l'usure au niveau de l'élément de piston 4 et, d'autre part les fuites de fonctionnement, en exerçant une force radiale sur l'élément d'étanchéité 6 par l'élément de rappel 8. Ainsi, selon l'invention, on utilise la force axiale exercée par l'élément de rappel 8 d'une part pour rappeler l'élément de piston 4 et d'autre part pour exercer une force radiale sur l'élément d'étanchéité 6. La force radiale peut ainsi se régler dans une certaine mesure par le choix de l'inclinaison de la zone allant en diminuant 7b ou de la cavité 6c. REVENDICATIONS 1 ) Pompe à piston notamment pour une installation de véhicule pour refouler du liquide hydraulique comprenant un élément de cylindre (2a), un élément de piston (4) mobile suivant un mouvement alternatif dans l'élément de cylindre, un élément de rappel (8) pour rappeler l'élément de piston (4) dans sa position de sortie, une soupape d'entrée (10) et une soupape de sortie (11), caractérisée en ce qu' une chambre de piston (12) est prévue entre la soupape d'entrée (10) et la 10 soupape de sortie (11), et l'élément de piston (4) comporte une bille (5). 2 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par un élément d'étanchéité (6) entre l'élément de rappel (8) et la bille (5). 3 ) Pompe à piston selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (6) comporte une cavité (6a) en forme de calotte sphérique pour recevoir au moins en partie la bille (5). 4 ) Pompe à piston selon la revendication 2, caractérisée par une bague de raclage (9) sur l'élément d'étanchéité (6). 5 ) Pompe à piston selon la revendication 2, caractérisée en ce que le coefficient de friction entre l'élément d'étanchéité (6) et la bille (5) est inférieur au coefficient de friction entre la bille (5) et sa pièce d'entraînement (3). 6 ) Pompe à piston selon la revendication 5, caractérisée en ce que la pièce d'entraînement (3) est un excentrique ou une bague de palier excentré comportant une bague extérieure (3a) montée sur des organes de 35 roulement (3b). 7 ) Pompe à piston selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (6) est en matière plastique notamment en PTFE. 8 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de rappel (8) exerce une force dans la direction axiale (X-X) pour rappeler l'élément de piston (4) et une force radiale sur l'élément d'étanchéité (6). 9 ) Pompe à piston selon la revendication 8, 1 o caractérisée par une pièce de réception (7) pour l'élément de rappel (8) entre cet élément de rappel (8) et l'élément d'étanchéité (6), la pièce de réception (7) ayant une cavité dont les parois sont inclinées par rapport à la direction axiale (X-X) de la pompe à piston. 10 ) Pompe à piston selon la revendication 9, caractérisée en ce que la pièce de réception (7) a principalement une forme de pot ayant une surface de paroi (7b) qui va en diminuant et un bord périphérique (7a). 11 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que la direction d'entrée (E) du liquide hydraulique, au niveau de la soupape d'entrée (10), n'est pas parallèle à la direction de sortie (A) de la soupape 25 de sortie (Il). 12 ) Pompe à piston selon la revendication 11, caractérisée en ce que la direction d'entrée (E), au niveau de la soupape d'entrée (10), fait un an30 gle d'environ 90 par rapport à la direction de refoulement (A) de la sou-pape de sortie (11) . 13 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de cylindre (2a) comporte une chemise.