Brevet FR2873766A1 — publié le 20060203

La présente invention concerne une pompe à piston pour débiter du liquide hydraulique à volume mort optimisé. Etat de la technique On connaît différentes réalisations de pompe à piston selon l'état de la technique. Les pompes à piston d'installation ou de système de frein de véhicule sont fréquemment des pompes à pistons radiaux, comportant au moins un piston entraîné suivant un mouvement de va et vient ou mouvement alternatif par un excentrique. De telles pompes à piston sont utilisées fréquemment pour des systèmes de stabilisation électronique de trajectoire (encore appelé système ESP) ou des systèmes ou installations de frein électrohydraulique (système EHB). La montée en pression est assurée par le piston effectuant un mouvement alternatif dans une chambre de pression; le fluide (liquide) sous pression est fourni à une conduite de pression en passant par une soupape de sortie. Le piston est mis dans sa position de point mort bas par un élément de ressort installé dans une chambre de pression. Dans ces conditions, l'encombrement nécessaire à la chambre de pression est relativement important de sorte que l'on risque que l'air dissout dans le liquide hydraulique ne dégaze dans la chambre de pression. En outre, on peut avoir des bruits gênants. Exposé et avantages de l'invention La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une pompe à piston du type défini ci-dessus, caractérisée en ce qu'une pompe à piston pour débiter du li- quide hydraulique comprenant un piston à mouvement alternatif, un élément de ressort pour appliquer une force de rappel au piston, une chambre de pression entre une soupape d'entrée et une soupape de sortie, l'élément de ressort rappelant le piston étant situé à l'extérieur de la chambre de pression. La pompe à piston selon l'invention offre l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique d'avoir un volume mort optimisé grâce à l'élément de ressort rappelant le piston et qui se trouve à l'extérieur de la chambre de pression. Ainsi, il n'y a pas de pièces supplémentaires installées dans la chambre de pression et le volume de cette chambre est conçu de manière optimisée du point de vue de la pression que l'on souhaite fournir. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'élément de ressort rappelant le piston est prévu de préférence au niveau de la zone périphérique extérieure du piston. L'élément de ressort peut agir par exemple contre un épaulement formé à la périphérie extérieure du piston ou sur une rondelle de fixation portée par la périphérie extérieure du piston. De manière préférentielle, l'alimentation en liquide hydraulique de la chambre de pression se fait à travers une conduite d'alimentation réalisée dans le corps de l'intérieur du piston et une soupape d'entrée de la pompe à piston prévue sur le piston au niveau de la sortie de la conduite d'alimentation dans une cavité réalisée dans le piston. Cela permet de réaliser une pompe à piston particulièrement compacte dans la direction axiale du piston. La cavité recevant la sou-pape d'entrée peut être par exemple un perçage débouchant dans la face frontale du piston et dans laquelle arrive la conduite d'alimentation traversant le piston. En d'autres termes, au niveau de la face frontale du piston, on peut avoir un perçage étagé formant la cavité et une partie de la conduite d'alimentation. De manière préférentielle, la pompe à piston comporte un élément de cylindre ayant une zone annulaire en saillie et le piston est guidé par la zone annulaire en saillie du côté intérieur et l'élément de ressort rappelant le piston est guidé par le côté extérieur de la zone an- nulaire en saillie. La zone annulaire en saillie délimite ainsi également la chambre de pression. En outre, un élément d'étanchéité assure l'étanchéité de la chambre de pression au niveau de la zone annulaire en saillie du côté intérieur par rapport à la zone basse pression de la pompe à piston. De manière particulièrement préférentielle, une zone étagée est formée sur le piston notamment à son extrémité tournée vers la chambre de pression et l'élément d'étanchéité est installé dans cette zone étagée. En outre, de manière préférentielle, l'élément d'étanchéité est bloqué sur le piston et guide celui-ci par le côté intérieur de la zone annulaire de l'élément de cylindre. De manière préférentielle, la soupape d'entrée comporte un élément de fermeture, un élément de rappel et un élément de fixation en forme de plaque. L'élément de fixation en forme de plaque est muni d'un orifice traversant pour faire communiquer la soupape d'entrée et la chambre de pression et bloquer la soupape d'entrée sur le piston. D'une manière particulièrement préférentielle, l'élément de fixation en forme de plaque est réalisé pour bloquer en outre l'élément d'étanchéité sur la zone étagée du piston. Cela peut se réaliser par exemple par un élément de fixation en forme de plaque dont la périphérie extérieure dépasse sensiblement le diamètre intérieur de la zone étagée pour que l'élément d'étanchéité se trouve entre l'élément de fixation en forme de plaque et la zone étagée du piston. La pompe à piston selon l'invention est utilisée d'une manière particulièrement préférentielle dans des installations ou systèmes de frein de véhicule par exemple pour commander la pression dans les cylindres de frein de roue. Suivant une autre application préférentielle, la pompe à piston selon l'invention est appliquée à des systèmes de commande et de régulation de systèmes ou installations de frein telles que des systèmes ESP, EHB, ASR. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation préférentiel représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une pompe à piston correspondant à un exemple de réalisation préférentiel de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe schématique du piston selon l'exemple de réalisation de l'invention, montrant schématiquement l'ordre de montage de la soupape d'entrée, - la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un élément de cylindre selon la présente invention. Description du mode de réalisation Selon la figure 1, la pompe à piston 1 comprend un boîtier 2 muni d'un perçage 2a plusieurs fois étagé logeant un piston 3. Le piston 3 est déplacé de manière connue dans la direction axiale X-X du piston par un excentrique 19. Une conduite d'alimentation est réalisée dans le piston 3; elle se compose de plusieurs perçages assurant l'alimentation en liquide hydraulique à partir des conduites d'alimentation 18a, 18b. Plus précisément, le piston 3 comporte deux segments de perçage 3a, 3b réalisés dans sa direction transversale ainsi qu'un perçage 3c réalisé dans la direction longitudinale. Comme cela apparaît notamment à la figure 2, la conduite d'alimentation arrive à travers le perçage 3c dans une cavité 3d partant de la face frontale du piston et ayant un diamètre plus grand que celui du perçage 3c. La cavité 3d reçoit une soupape d'entrée 4. Ainsi, la soupape d'entrée 4 est intégrée dans le piston et permet une construction compacte dans la direction axiale X-X. Comme le montre de manière détaillée la figure 2, la sou-pape d'entrée 4 comporte une vis 5, un ressort de rappel 6 et un élément de fixation 7 en forme de plaque. L'élément de fixation 7 en forme de plaque est muni d'un orifice central 7a, d'une bride 7c pour la fixation dans le perçage 3d et d'une plaque annulaire extérieure 7b. L'élément de fixation 7 en forme de plaque est relié de préférence au perçage 3d par un ajustage pressé. Le côté intérieur de la bride 7c sert également à bloquer et à aligner le ressort de rappel 6. La flèche de la figure 2 souligne l'opération de montage de la soupape d'entrée dans la cavité 3d. La pompe à piston 1 comporte également une soupape de sortie 14 et une chambre de pression 8 entre la soupape d'entrée 4 et la soupape de sortie 14. La soupape de sortie 14 se compose d'une bille 18 et d'un ressort de rappel 15; ce dernier est logé dans une cavité d'un élément d'obturation 24. L'élément d'obturation 24 ferme le perçage étagé 2a du boîtier d'une manière étanche au liquide. La soupape de sortie libère ou ferme la communication entre la chambre de pression 8 et une conduite de pression 17. La bille 16 de la soupape de sortie 14 ferme ainsi le perçage de liaison 9c de l'élément de cylindre 9. L'élément de cylindre 9 est représenté de manière détaillée à la figure 3. Selon cette figure 3, l'élément de cylindre 9 se compose d'une base 9a en forme de plaque et d'une bride annulaire 9b cylindrique, en saillie. La bride cylindrique annulaire 9b forme une surface périphérique intérieure 9d et une sur-face périphérique extérieure 9e. La surface périphérique intérieure 9d sert à guider le piston 3 et limite ainsi la chambre de pression 8. La surface périphérique extérieure 9e sert à guider et à positionner l'élément de ressort 10 assurant le rappel du piston 3. Cela est représenté de manière détaillée à la figure 1. L'élément de ressort 10 entoure ainsi la bride cylindrique de forme annulaire 9b et est située à l'extérieur de la chambre de pression 8. Comme le montre en outre la figure 1, l'élément de res- sort 10 s'appuie entre la zone 9a en forme de plaque de l'élément de cylindre 9 et une rondelle ou disque de fixation 11 tenu contre un épaulement périphérique 23 du piston 3. Ainsi la force de rappel de l'élément de ressort 10 est transmise par la rondelle de fixation 11 et l'épaulement 23 au piston 3. L'épaulement 23 est représenté de manière plus détaillée à la figure 2. Comme le montre en outre la figure 2, la face frontale du piston 3 comporte une zone étagée 13. La zone 13 permet de recevoir un élément d'étanchéité 12 pour assurer l'étanchéité de la chambre de pression 8 par rapport à la zone basse pression de la pompe à piston. Selon la figure 1, l'élément d'étanchéité 12 est installé entre la zone 13 du piston 3 et la zone 7b en forme de plaque de l'élément de fixation 7. L'élément d'étanchéité 12 assure ainsi l'étanchéité au niveau de la sur-face périphérique intérieure 9d de l'élément de cylindre 9 et la zone étagée 13. En outre, l'étanchéité de la zone basse pression de la pompe à piston par rapport à la chambre de l'excentrique et pour le guidage du piston 3 est assurée par une bague d'appui et de guidage 20, un élément d'étanchéité 21 et une griffe de fixation 22 pour bloquer l'élément d'étanchéité 21. La pompe à piston 1 selon l'invention fonctionne comme suit: pendant la phase d'aspiration, le piston 3 est poussé par l'élément de ressort 10 par l'intermédiaire de la rondelle de fixation 11 et l'épaulement 23 en direction de l'excentrique 19. La soupape d'entrée 4 ouvre ainsi la communication entre le perçage 3c et la chambre de pression 8; la soupape de sortie est alors en position fermée. Le liquide hydraulique est aspiré des conduites 18a, 18b par les perçages 3a, 3b, 3c. La chambre de pression 8 est rendue étanche par rapport à la zone basse pression par l'intermédiaire de l'élément d'étanchéité 12 appliqué contre la zone périphérique intérieure 9d de l'élément de cylindre 9. Après dépassement du point mort bas, le piston 3 se déplace dans la direction opposée contre la force développée par l'élément de ressort 10. La soupape de sortie 14 reste fermée. L'inversion de sens de mouvement ferme alors la soupape d'entrée 4 permettant l'établissement d'une pression dans la chambre de pression 8. Dès que la pression dans cette chambre de pression 8 dépasse la force de rappel exercée par le ressort de rappel 15 de la soupape de sortie 14 ou est supérieure à la pression dans la conduite de pression 17, la soupape de sortie 14 s'ouvre et sa bille 16 libère le passage 9c. Ainsi, le liquide hydraulique sous pression peut passer par la chambre de pression 8 et arriver dans la conduite de pression 17. Lorsque après avoir atteint son point mort haut, le piston 3 inverse de nouveau son sens de déplacement, la soupape de sortie 14 est refermée par le ressort de rappel 15 et la soupape d'entrée 4 s'ouvre si bien que la phase d'aspiration recommence à nouveau. Comme cela apparaît notamment à la figure 1, l'élément de ressort 10 du piston 3 se trouve à l'extérieur de la chambre de pression 8 ce qui permet d'avoir un volume mort optimisé dans la chambre de pression 8. L'élément de ressort 10 est en outre guidé par la périphérie extérieure 9e de l'élément de cylindre 9 et la force du ressort est transmise par la rondelle de fixation 11 du piston 3. La pompe à piston selon l'invention est d'une construction particulièrement compacte; sa hauteur constructive est faible dans la direction axiale X-X. Ainsi, grâce à la géométrie simple des composants de la pompe à piston selon l'invention, celle-ci peut être fabriquée d'une manière particulièrement économique. L'optimisation du volume mort évite que l'air éventuellement dissout dans le liquide hydraulique ne se dégage d'une façon importante dans la chambre de pression 8; ainsi on évite le risque d'arrêt du débit de la pompe à piston à cause de flux gazeux dans la chambre de pression. De plus, comme le dégazage d'air est faible, cela réduit le bruit de la pompe à piston selon l'invention. Il est à remarquer que le piston peut également être réalisé sans rondelle de fixation 11. Comme variante de la rondelle de fixation 11 sur le piston on peut également prévoir des saillies en forme de becs, faisant intégralement partie du piston pour soutenir l'élément de ressort 10. Une autre possibilité d'appui de l'élément de ressort 10 consiste à prévoir un épaulement périphérique intégral du piston et de la réalisation de l'élément de ressort 10 sous la forme d'un ressort spiral diminuant à partir de l'élément de cylindre 9 dans la direction de l'excentrique, notamment suivant un développement conique. Cela permet de diminuer d'autant le nombre de pièces. REVENDICATIONS 1 ) Pompe à piston pour débiter du liquide hydraulique comprenant un piston (3) à mouvement alternatif, un élément de ressort (10) pour appliquer une force de rappel au piston (3), une chambre de pression (8) entre une soupape d'entrée (4) et une soupape de sortie (14), l'élément de ressort (10) rappelant le piston (3) étant situé à l'extérieur de la chambre de pression (8). 2 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de ressort (10) entoure au moins partiellement le côté extérieur du piston (3). 3 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par une alimentation de liquide hydraulique de la chambre de pression (8) à travers les conduites (3a, 3b, 3c) réalisées dans le piston, et la soupape d'entrée (4) est logée intégralement dans une cavité (3d) du piston (3). 4 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par un élément de cylindre (9) comportant une zone de base (9a) et une bride annulaire (9b) en saillie, le piston (3) étant guidé contre le côté intérieur (9d) de la bride annu- laire (9b) en saillie et l'élément de ressort (10) est guidé par le côté extérieur (9e) de la bride (9b) en saillie suivant une forme annulaire. 5 ) Pompe à piston selon la revendication 4, caractérisée par un élément d'étanchéité (12) pour assurer l'étanchéité de la chambre de pression (8) vis-à-vis d'une zone basse pression de la pompe à piston, l'élément d'étanchéité (12) étant rendu étanche contre la surface intérieure (9d) de la bride annulaire (9b) en saillie 6 ) Pompe à piston selon la revendication 5, caractérisée par une zone étagée (13) réalisée sur le piston (3) et comportant l'élément d'étanchéité (12). 7 ) Pompe à piston selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6; caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (12) assure l'étanchéité de la chambre de pression (8) au niveau de la surface intérieure (9d) de la bride annulaire (9b) en saillie. 8 ) Pompe à piston selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que la soupape d'entrée (4) comprend un élément d'obturation (5), un élément de rappel (6) et un élément de fixation (7) en forme de plaque, l'élément de fixation (7) en forme de plaque ayant un orifice traversant (7a) pour réaliser une liaison entre la soupape d'entrée et la chambre de pression (8) et bloquer la soupape d'entrée contre le piston. 9 ) Pompe à piston selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'élément de fixation (7) en forme de plaque bloque l'élément d'étanchéité (12) contre le piston (3). 10 ) Installation de frein ou système de stabilisation de trajectoire corn- portant une pompe à piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.