Brevet FR2873765A1 — publié le 20060203

Domaine de l'invention La présente invention concerne une pompe à piston pour refouler du liquide hydraulique comprenant un piston, une chambre de pression mise en pression par le piston, un élément à excentrique logé dans une chambre à excentrique pour entraîner le piston et un élément de ressort pour rappeler le piston dans sa position de repos. Etat de la technique On connaît de multiples réalisations de pompes à piston selon l'état de la technique. Comme pompes à piston dans les installations io ou systèmes de frein de véhicule on utilise fréquemment des pompes à pistons radiaux comportant au moins un piston entraîné par un excentrique suivant un mouvement alternatif. De telles pompes à piston sont fréquemment utilisées dans les systèmes de stabilisation électronique (ESP) ou des circuits de frein électrohydraulique (EHB). Pour rappeler les pis- tons de telles pompes en fin de course, il est connu d'utiliser des ressorts de rappel logés dans la chambre de pression sollicitée par le piston. Cela se traduit par une longueur constructive relativement importante dans la direction axiale du piston. En outre, l'installation du ressort de rappel du piston dans la chambre de pression présente le risque qu'un dégazage éventuel du liquide se fasse dans la chambre de pression, et d'une part engendre des bruits gênants pendant le fonctionnement et d'autre part risque d'arrêter le refoulement de la pompe à piston. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne une pompe à piston du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que l'élément de ressort est logé dans la chambre à excentrique. Vis-à-vis de l'état de la technique, la pompe à piston selon l'invention offre l'avantage d'être particulièrement compacte notamment dans la direction axiale du piston. De plus, on réduit considérablement le risque de dégazage de gaz dissous dans le liquide hydraulique et la pompe à piston selon l'invention est d'un fonctionnement beaucoup plus silencieux. En effet, et comme indiqué ci-dessus, dans la pompe à piston selon l'invention, l'élément de rappel du piston est logé dans la chambre à excentrique de la pompe. Ainsi, il n'y a plus d'élément de rappel dans la chambre de pression de la pompe à piston pour le piston, mais la géométrie de la chambre de pression est optimisée en fonction de la pression engendrée. D'une façon particulièrement économique à réaliser, l'élément de ressort logé dans la chambre à excentrique et assurant le rappel du piston est de préférence un ressort lame. Le ressort lame s'appuie notamment contre la paroi de la chambre à excentrique. Le res- sort lame peut être réalisé par exemple en un acier à ressort ou en matière plastique. En outre, de manière préférentielle, la zone d'extrémité du pis-ton, du côté de l'excentrique comporte une rainure dans laquelle est fixé l'élément de ressort. Cela permet de réaliser une fixation simple et garantie. De façon préférentielle, l'élément de ressort en forme de ressort lame comporte une ouverture centrale et une fente. Cela permet un montage particulièrement rapide et simple dans la rainure formée dans le piston. De plus, l'élément de ressort selon l'invention peut être fabriqué de manière très économique. Pour réduire encore plus le nombre de pièces de la pompe à piston selon l'invention, il est prévu de préférence un élément d'étanchéité pour assurer l'étanchéité de la chambre de pression vis-à-vis de la zone basse pression en phase de compression de la pompe à piston. En phase d'aspiration de la pompe à piston, l'élément d'étanchéité assure en outre la fonction d'une soupape d'admission et réalise la communication entre la zone basse pression et la chambre de pression pour aspirer du liquide hydraulique dans la chambre de pression. En d'autres termes, l'élément d'étanchéité assure à la fois une fonction d'étanchéité pour la chambre de pression vis-à-vis de la zone basse pression et une fonction de soupape d'admission pour alimenter la chambre de pression en liquide hydraulique. Cela permet de supprimer la soupape d'admission utilisée jusqu'alors selon l'état de la technique. Pour avoir en outre une construction particulièrement simple, l'élément d'étanchéité présente dans la direction axiale du piston de préférence un jeu axial prédéfini. Cela permet à l'élément d'étanchéité de prendre deux positions par rapport au piston; dans une première position, cet élément assure l'étanchéité de la chambre de pression vis-à-vis de la zone basse pression, et dans la seconde position cet élément permet la communication entre la chambre de pression et la zone basse pression. On arrive à une construction particulièrement compacte si l'extrémité du piston du côté de la chambre de pression est de préférence réalisée comme zone étagée et l'élément d'étanchéité est prévu sur la zone étagée du piston. L'élément d'étanchéité comporte de préférence au niveau de sa périphérie intérieure, au moins un secteur en saillie et un secteur en retrait. Cela permet à l'élément d'étanchéité dans une position réalisée en liaison entre la chambre de pression et la zone basse pression, au liquide hydraulique de passer par l'élément d'étanchéité au niveau de sa périphérie intérieure, par le secteur en retrait pour arriver dans la chambre de pression. Il est à remarquer que si l'élément d'étanchéité est prévu sur le piston, il est également possible de réaliser directement sur le piston des secteurs en saillie et des secteurs en retrait et de permettre le déborde-ment de l'élément d'étanchéité en position ouverte par les secteurs en retrait du piston. Pour avoir une meilleure étanchéité pendant la phase de montée en pression dans la chambre de pression de la pompe à piston et permettre d'engendrer des pressions plus élevées dans la chambre de pression, il est prévu de préférence un élément à ressort exerçant une pression dans la direction axiale sur l'élément d'étanchéité. Une réalisation particulièrement économique de la pompe à piston selon l'invention est caractérisée par un piston ayant au moins une zone aplatie dans sa périphérie pour fournir du liquide hydraulique à l'élément d'étanchéité. Cela permet une alimentation particulièrement simple du liquide hydraulique à la chambre de pression. L'élément d'étanchéité est réalisé d'une manière particulièrement avantageuse en matière plastique telle que par exemple en PA66 ou en PEEK. La pompe à piston selon l'invention est appliquée de préférence à des installations de circuit de frein de véhicule par exemple pour commander et réguler la pression dans un cylindre de frein de roue. D'une manière particulièrement avantageuse, la pompe à piston selon l'invention est utilisée en liaison avec des systèmes de commande et de régulation électronique de circuits de frein tels que par exemple des systèmes ESP, EHB, ASR ou autres. Comme la pompe à piston selon l'invention est particulièrement compacte et économique, cela permet de réduire considérablement le coût de tels systèmes de frein, ce qui rend de tels systèmes de frein rentables pour des applications à de petits véhicules. 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 d'un mode de réalisation d'une pompe à piston selon l'invention, la pompe étant en phase d'aspiration, - la figure 2 est une vue en coupe schématique de la pompe à piston de la figure 1, cette pompe étant en phase de pression ou de refoulement, - la figure 3 est une vue en perspective schématique de détail de la pompe à piston des figures 1 et 2, - la figure 4 est une vue en coupe partielle à échelle agrandie de la pompe à piston en phase de pression juste avant qu'elle n'atteigne son point mort haut, - la figure 5 est une vue en coupe partielle schématique de la pompe à piston en phase d'aspiration. Description du mode de réalisation Une pompe à piston 1 correspondant à un exemple de réalisation de la présente invention sera décrite ci-après en référence aux figu- reslà5. La pompe à piston 1 selon l'invention se compose d'un pis-ton 3 logé dans un boîtier 2. Plus précisément, le piston est logé dans un perçage étagé 2a du boîtier 2. Le piston 3 est déplacé dans la direction axiale X-X par un excentrique 22. L'excentrique 22 est logé dans une chambre à excentrique 21. La figure 1 montre un élément de la pompe à piston 1 mais suivant la périphérie de la chambre à excentrique 21, il peut y avoir d'autres éléments de piston de même construction. Comme cela apparaît notamment à la figure 3, le piston comporte à son extrémité située du côté de la chambre de pression, une zone étagée 3a. Cette zone étagée 3a comporte un élément d'étanchéité 4, annulaire et un élément de ressort 7 bloqués par un élément de fixation 8 en forme de plaque contre la zone étagée 3a. L'élément de fixation 8 en forme de plaque est fixé à l'aide d'un ajustage pressé ou par matage dans une cavité 3c du piston 3. Le piston 3 comporte en outre trois zones aplaties 3b à sa périphérie pour réaliser une liaison entre une zone basse pression 18 de la pompe à piston et l'élément d'étanchéité 4 (voir notamment les figures 1 et 2). Selon la figure 3, l'élément de ressort 7 comporte une zone de base 7a principalement de forme annulaire et plusieurs languettes élastiques 7b formées sur cette zone de base 7a. Dans cet exemple de réalisation on a six languettes élastiques 7b sur la zone de base 7a. Les languettes élastiques 7b dépassent dans la direction axiale du piston par rapport à la zone de base 7a et exercent une force de ressort FF sur l'élément d'étanchéité 4. Selon la figure 3, l'élément d'étanchéité 4 comporte à sa périphérie intérieure plusieurs secteurs en saillie 5 et plusieurs secteurs en retrait 6. Les secteurs en saillie 5 et les secteurs en retrait 6 sont répartis en alternance suivant la périphérie intérieure de l'élément d'étanchéité 4 et ont une forme correspondant à la surface. La dimension de la surface des secteurs en saillie 5 et des secteurs en retrait 6 est sensiblement la même. Il est également prévu un ressort de rappel 16 pour rappeler le piston 3. Le ressort de rappel 16 est prévu dans la chambre à excentrique 21 de la pompe à piston 1. Selon la figure 3, le ressort de rappel est un ressort lame ayant une zone de base 16a et deux zones d'appui 16b, 16c réalisées latéralement par rapport à la zone de base 16a. La zone de base 16a comporte une cavité centrale 16d ainsi qu'une zone de fente 16e. Selon les figures 1 à 3, le ressort de rappel 16 en forme de ressort lame est fixé directement au piston 3 dans une rainure 23. Le diamètre de la cavité inférieure 16d correspond ainsi au diamètre de la rainure 23 réalisée sur le piston 3. Grâce à la zone 16e en forme de fente, le ressort de rappel 16 peut se monter simplement sur le piston 3. En outre, la largeur de la zone 16e en forme de fente permet de déterminer la force exercée par le ressort de rappel 16. Comme cela apparaît en outre aux figures 1 et 2, la pompe à piston 1 comporte une soupape d'échappement 11 formée d'une bille 12 et d'un ressort de rappel 13. La soupape d'échappement 11 est logée principalement dans une cavité d'un élément de fermeture 14 permettant de fermer le perçage étagé 2a. Une chambre de compression 9 se situe entre la soupape d'échappement 11 et le piston 3 dans laquelle le mouvement du piston 3 établit la pression souhaitée. La chambre de pression 9 est fermée de manière étanche vis-à-vis de la zone basse pression 18 par l'élément d'étanchéité 4. L'élément d'étanchéité 4 assure en outre la fonc- tion de soupape d'admission comme cela sera décrit ultérieurement. Le liquide hydraulique de la zone basse pression 18 passe par les deux con- duites d'alimentation 17 et la zone basse pression 18 est séparée de manière étanche vis-à-vis de la chambre à excentrique 21 par un joint d'étanchéité 19 et une bague de guidage 20. Le siège de la soupape d'échappement 11 est formé sur une plaque de siège de soupape 10. Le siège de soupape formé par la plaque 10 est réalisé au niveau de l'orifice traversant central l0a que ferme ou libère la soupape d'échappement 11. Les conduites de pression 15 qui arrivent par exemple jusqu'au cylindre de frein de roue du véhicule sont associées à la soupape d'échappement 11. Le fonctionnement de la pompe à piston selon l'invention sera décrit ciaprès notamment en référence aux figures 1, 2, 4 et 5. Les figures 1 et 5 montrent la phase d'admission et d'aspiration de la pompe à piston; les figures 2 et 4 montrent différents états de la phase de pression. La phase d'aspiration de la pompe à piston 1 commence directement après l'inversion du sens de fonctionnement après le point mort haut. Comme cela apparaît aux figures 4 et 5, l'élément d'étanchéité 4 est prévu sur le piston 3 plus précisément sur la zone étagée 3a de celui-ci pour avoir un jeu S dans la direction axiale X-X. Selon la figure 5, le piston 3 se déplace dans la direction de la flèche A dans la phase d'admission. L'élément d'étanchéité 4 est alors écarté suivant le jeu S de la zone étagée 3a. L'élément à ressort 7 prévu entre l'élément d'étanchéité 4 et l'élément de fixation 8 est comprimé par le mouvement de l'élément d'étanchéité 4 en phase d'aspiration si bien que les languettes élastiques 7b sont sensiblement comprimées dans la direction de l'élément de fixation 8. Dans cette position de l'élément d'étanchéité 4, la liaison entre la zone basse pression 18 de la pompe à piston et la zone de pression 9 est ouverte grâce au jeu S et aux secteurs en retrait 6 de l'élément d'étanchéité 4; cela est indiqué par les flèches à la figure 5. Ainsi, le liquide hydraulique de la zone basse pression 18 est aspiré dans la chambre de pression 9. Les secteurs en retrait 6 de l'élément d'étanchéité 4 servent ainsi de zone de débordement permettant de contourner l'élément d'étanchéité 4. L'élément à ressort 7 a tendance à pousser l'élément d'étanchéité 4 contre la zone étagée 3a mais la force de frottement FK s'exerçant entre l'élément d'étanchéité 4 et le perçage étagé 2a contre la force de ressort FF en phase d'aspiration est plus grande si bien que pendant la phase d'aspiration, l'élément d'étanchéité conserve la position représentée à la figure 5 par rapport au piston 3. Après avoir atteint son point mort bas, le piston 3 change de sens de déplacement et se déplace dans la direction de la flèche B comme le montre la figure 2. Cette inversion du sens de déplacement modifie également le sens de la force de frottement FK entre l'élément d'étanchéité 4 et le perçage étagé 2a du boîtier 2 si bien que l'élément d'étanchéité 4 s'applique contre la zone étagée 3a du piston 3 comme cela apparaît aux figures 2 et 4. On a ainsi le jeu S entre l'élément d'étanchéité 4 et l'élément de fixation 8 (voir figure 4). L'élément d'étanchéité 4 est en outre poussé par la force FF développée par l'élément de ressort 7 et par une force axiale FA contre la zone étagée 3a. La force axiale FA est engendrée par le liquide hydraulique sous pression dans la chambre de pression 9. Le liquide hydraulique de la chambre de pression est également appli- qué contre le côté intérieur radial de l'élément d'étanchéité 4 et génère une force radiale FR. L'élément d'étanchéité 4 est ainsi poussé en plus contre le perçage étagé 2a. Pendant le mouvement du piston 3 dans la direction de la flèche B, la pression continue d'augmenter dans la chambre de pression 9 et la soupape d'échappement 11 reste fermée aussi longtemps que la pression régnant dans la chambre de pression 9 est inférieure à celle régnant dans la conduite de pression 15. Lorsque la pression de la chambre de pression 9 dépasse celle de la conduite de pression 15, la soupape d'échappement 11 s'ouvre comme cela est représenté à la figure 4. Le pis- ton atteint cette situation juste avant son point mort haut. Après avoir atteint le point mort haut, le piston 3 change de sens de déplacement et l'élément d'étanchéité 3 en forme de soupape d'admission s'ouvre comme cela a été décrit ci-dessus si bien que la pression chute dans la chambre de pression 9 et la soupape d'échappement se ferme de nouveau. L'élément d'étanchéité 4 peut ainsi prendre deux positions par rapport au piston 3 à savoir une première position en phase d'aspiration de la pompe à piston. Dans cette position, l'élément d'étanchéité 4 est écarté de la zone étagée 3a et une seconde position dans laquelle l'élément d'étanchéité 4 est appliqué contre la zone étagée 3a et sépare de manière étanche la chambre de pression 9 par rapport à la zone basse pression 18. Le rappel du piston 3 est assuré par le ressort de rappel 16 logé dans la chambre à excentrique 21. Comme le ressort de rappel 16 se trouve dans la chambre à excentrique 21, la pompe à piston 1 peut avoir une construction particulièrement compacte dans la direction axiale X-X du piston. La réalisation de l'élément d'étanchéité 4 avec la double fonction d'étanchéité de la chambre de pression 8 pendant la phase de pression de la pompe à piston et de la fonction de soupape d'admission pendant la phase d'aspiration de la pompe à piston, permet de réduire d'autant le nombre de pièces composant la pompe à piston. Ainsi, la pompe à piston selon l'invention se fabrique d'une manière particulière-ment économique. De plus, aucune pièce à géométrie complexe n'est né- cessaire ce qui permet de réduire de manière significative le coût total de la pompe à piston. REVENDICATIONS 1 ) Pompe à piston pour refouler du liquide hydraulique comprenant un piston (3), une chambre de pression (9) mise en pression par le piston (3) , un élément à excentrique (22) logé dans une chambre à excentrique (21) pour entraîner le piston et un élément de ressort (16) pour rappeler le piston (3) dans sa position de repos, caractérisée en ce que l'élément de ressort (16) est logé dans la chambre à excentrique (21). 2 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément à ressort (16) est un ressort lame. 3 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston (3) comporte une rainure (23) dans sa zone d'extrémité du côté de l'excentrique, et l'élément de ressort (16) est fixé dans cette rainure. 4 ) Pompe à piston selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que l'élément de ressort (16) en forme de ressort lame comporte une ouverture centrale (16d) et une zone en forme de fente (16e) pour fixer l'élément de ressort (16) au piston (3). 5 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par un élément d'étanchéité (4) pour séparer de manière étanche la chambre de pression (9) de la zone basse pression (18) de la pompe à piston en phase de compression et libérer la communication entre la zone basse pression (18) et la chambre de pression (9) en phase d'aspiration pour aspirer du liquide hydraulique dans la chambre de pression (9). 6 ) Pompe à piston selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (4) présente un jeu (S) dans la direction axiale (X-X) du piston (3) pour prendre une première position par rapport au piston (3) en phase de compression de la pompe à piston et une seconde position en phase d'aspiration de la pompe à piston. 7 ) Pompe à piston selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (4) est prévu sur la zone étagée (3a) du piston (3). 8 ) Pompe à piston selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu' au niveau de sa périphérie intérieure, l'élément d'étanchéité (4) comporte des secteurs en saillie (5) et des secteurs en retrait (6). 9 ) Pompe à piston selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée par un élément de ressort (7) pour exercer une force de ressort (FF) dans la direction axiale (X-X) du piston (3) sur l'élément d'étanchéité (4). 10 ) Pompe à piston selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que le piston (3) comporte au moins une zone aplatie (3b) pour fournir du liquide hydraulique de la zone basse pression (18) à l'élément d'étanchéité (4). 11 ) Installation de frein ou système de stabilisation de véhicule comprenant une pompe à piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.