Brevet FR2903459A1 — publié le 20080111

L'invention concerne une pompe à engrenages du type comprenant un corps de pompe délimitant une chambre de travail contenant deux pignons engrenant l'un l'autre, un réservoir de fluide hydraulique à aspirer par la pompe et un canal de refoulement de fluide sous pression, ainsi qu'un dispositif d'amortissement des pulsations produites dans la voie d'aspiration de la pompe. Les bruits générés par l'aspiration de la pompe sont de différentes fréquences dont les principales sont égales à la fréquence de rotation multiplié par le nombre de dents des pignons. Par exemple pour un pignon comportant douze dents, la fréquence générée à 3000 tr/min et de 600 Hz. Le bruit ainsi produit est transmis par l'huile et par le réservoir hydraulique. Il est connu pour limiter les effets pulsatoires de l'aspiration de prévoir dans la voie d'aspiration un dispositif d'amortissement qui comporte un élément inductif formé par un canal d'admission ayant un rapport élevé entre la longueur et la section transversale et ainsi une grande inertie d'écoulement et éventuellement aussi un élément capacitif formé par une cavité dont le volume est élastiquement variable. Ce système présente l'inconvénient majeur d'avoir une fréquence de résonance relativement élevée s'accompagnant d'une amplification d'une plage de fréquence et que l'atténuation recherchée ne se produit qu'au-delà de la fréquence de résonance pour des fréquences plus élevées. L'invention a pour but de pallier cet inconvénient. Pour atteindre ce but, la pompe selon l'invention est caractérisée en ce que le dispositif d'amortissement comporte des moyens de restriction de la voie d'aspiration associés à des moyens pourvus d'un volume à effet capacitif. Selon une caractéristique de l'invention, la capacité comporte un volume fortement variable. 2903459 2 Selon une autre caractéristique de l'invention, la pompe est caractérisée en ce que le volume est disposé en un lieu entouré de pièces métalliques rigides. Selon encore une autre caractéristique de 5 l'invention, la pompe est caractérisée en ce que la capacité est formée par un volume d'air séparé du fluide hydraulique par un matériau déformable. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la pompe est caractérisée en ce que la 10 capacité est formée par un volume d'air emprisonné dans un volume souple fermé. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la pompe est caractérisée en ce que la capacité est formée par un corps élastique alvéolé 15 contenant de l'air. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la pompe est caractérisée en ce que les moyens de restriction de la voie d'aspiration sont situés en amont ou en aval de la capacité. 20 Selon une autre caractéristique de l'invention, la pompe est caractérisée en ce qu'elle comporte un module de base et une partie formant le corps de pompe et en ce que des cavités sont pratiquées dans la masse du module de base et du corps de pompe, qui constituent le volume 25 capacitif précité. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pompe est caractérisée en ce que la cavité dans la masse du module de base loge un organe de volume variable sous l'effet des pulsations produites lors de l'aspiration de 30 la pompe. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins 35 schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : 2903459 3 - la figure 1 est une vue schématique illustrant le principe de l'invention ; - la figure 2 illustre schématiquement la courbe caractéristique de l'atténuation produite par le 5 dispositif d'amortissement selon l'invention, en fonction de la fréquence ; - la figure 3 est une vue en perspective, éclatée, d'une pompe à engrenages selon un premier mode de réalisation de l'invention ; 10 - la figure 4 est une vue de dessous du corps de pompe de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue en perspective, éclatée du module de base et du corps de pompe, selon un autre mode de réalisation du module de base de la pompe selon 15 la figure 1 ; - la figure 6 est une vue en perspective montrant le module de base et le corps de pompe de la figure 5 à l'état assemblé ; - la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne 20 VII-VII de la figure 6 ; -la figure 8 est une vue en perspective et en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 7. La figure 1 montre schématiquement en 1 une pompe à engrenages équipée d'un dispositif 2 d'amortissement des 25 pulsations produites dans la voie d'aspiration 3 du fluide hydraulique. Le liquide sous pression est refoulé par la pompe en 4. Le dispositif d'amortissement 2 comporte essentiellement une restriction de la section transversale d'écoulement du liquide, désignée par la 30 référence 5, et une cavité 6 vers laquelle une partie du flux d'aspiration est déviée et qui est disposée dans une zone peu sensible aux pulsations, c'est-à-dire à un lieu entouré de pièces métalliques rigides comme cela sera expliqué plus loin. L'invention prévoit la possibilité de 35 rendre le volume de la cavité fortement variable par exemple en le divisant en deux chambres par une membrane de séparation 7, à savoir une chambre 8 de réception du 2903459 4 liquide du flux d'aspiration s'écoulant dans la voie d'aspiration 3 et une chambre 9 remplie d'air et donc aisément compressible lors d'une augmentation de la pression dans la chambre de liquide 8. 5 La restriction 5 et la cavité 6, en combinaison, se comportent comme un filtre électrique passe-bas du type RC, c'est-à-dire comprenant une résistance R et une capacité C. Par conséquent, le dispositif d'amortissement 2 10 selon l'invention fonctionne selon la courbe caractéristique de la réponse S (gain) en fonction de la fréquence F. Conformément à l'invention, la fréquence de coupure F, du filtre passe-bas est suffisamment faible de façon qu'à la fréquence typique Fp des pulsations dans la 15 voie d'aspiration par exemple de 600 Hz, l'atténuation est déjà très forte contrairement à ce qui est réalisable à l'aide d'un dispositif d'amortissement connu comportant un élément d'inertie et un élément capacitif et se comportant comme un filtre passe bas avec fréquence de 20 résonance FR et atténuation seulement dans le domaine des fréquences largement supérieur à la fréquence Fp, de par exemple 600 Hz. La fréquence de coupure F, très en dessous de la fréquence Fp est rendue possible par la réalisation de la cavité sous une forme procurant une valeur de 25 capacité élevée et associée à une restriction adaptée. En se reportant maintenant aux figures 3 à 8 on décrit plus en détail les caractéristiques constructives spécifiques de l'invention. Comme on le voit sur la figure 3, une pompe selon 30 l'invention est obtenue par empilement de trois parties différentes, à savoir une partie constituant un module de base 10, une partie formant le corps de la pompe 12 axialement disposée sur le module de base 10 et une partie en forme d'un capot 14 destinée à coiffer le corps 35 12. L'ensemble formé par le capot 14 et le corps de pompe 12 est enfermé dans une pièce de réservoir en forme de coiffe non représenté qui prend appui, de façon étanche, 2903459 5 sur le bord périphérique 16 du module de base 10, l'espace interne libre délimité par la coiffe étant rempli de liquide, par exemple de l'huile. Cet espace constitue ainsi un espace de réservoir de liquide basse 5 pression duquel la pompe aspire du liquide qu'elle refoule à sa sortie 4. Quand au capot 14 il constitue une capacité renfermant un volume de fluide haute pression servant à amortir les pulsations de pression produites par la pompe. 10 Le module de base 10 comporte une partie centrale massive en forme d'un socle 17 de support du corps de pompe 12, entouré d'une paroi extérieure d'enveloppe sensiblement cylindrique 18 dont le bord libre constitue la face d'appui 16 de la coiffe. Le socle 17 et la paroi 15 d'enveloppe 18 délimitent entre eux un creux 19 qui fait partie de l'espace réservoir du fluide basse pression. La partie centrale de socle comporte une cavité 21 s'ouvrant en 22 dans l'espace de réservoir 19. Cette cavité présente la forme générale d'un L et comportant deux 20 portions, une portion 24 située dans la zone de la partie centrale, opposée à l'ouverture 22 et constituant la première branche et une deuxième zone de liaison 25 qui constitue l'autre branche. On constate que le socle comporte un élément séparé cylindrique ou tronconique 26 25 à une certaine distance de l'extrémité libre 28 de la paroi extérieure de délimitation de la cavité 21. Cette cavité en forme d'un L fait partie de la voie d'aspiration et est traversée par le liquide aspiré par la pompe. On constate la présence de cloisons dans la 30 voie d'aspiration, qui constituent des restrictions locales de la section transversale d'écoulement. Ainsi une telle paroi de restriction notée 29 est prévue entre l'élément de socle séparé 26 et l'extrémité 28 de la paroi de délimitation de la cavité et d'autres éléments 35 de restriction notés 30 sont placés directement dans la cavité, perpendiculairement à son axe. 2903459 6 Le corps de pompe 12 est fixé sur le socle de support par quatre boulons 20 passant chacun par un trou 31 pratiqué dans le corps au niveau d'un angle de celui-ci pour s'ancrer dans un trou correspondant 32 du socle 5 de support du corps. Ces boulons 20 traversent le capot 14 en prenant appui sur sa face extérieure supérieure et assurent ainsi l'assemblage des trois parties de la pompe. Le corps de pompe 12 comporte une chambre centrale 10 34 de logement des deux pignons 35, 36 à denture extérieure, du dispositif d'engrenage de la pompe. La chambre centrale 34 communique par une ouverture latérale 38 qui constitue l'orifice de sortie haute pression avec une cavité 40 ouverte en direction du capot 15 14, de dimensions importantes, qui est en communication avec un orifice de sortie du liquide haute pression 42, par l'intermédiaire d'un trou 44 dans la paroi de fond 46 destinée à prendre appui sur la face de pose 47 du module de base et d'un canal interne à ce module dont l'orifice 20 d'ouverture dans la face de pose est désigné par la référence 48. Comme on le voit sur la figure 4 le corps de pompe comporte sur le côté opposé à l'orifice de sortie 38 une cavité 50 qui est ouverte dans la face inférieure de pose 25 46 se trouve au-dessus de la cavité 24 du corps de base, et communique par un passage interne 52 visible notamment sur la figure 8 avec la chambre centrale 34 de logement des pignons, constituant ainsi l'orifice d'entrée de la pompe. 30 On constate que cette cavité 50 débouche par l'orifice 51 sur le perçage latéral 54 qui est susceptible d'être fermé par un bouchon 55. La cavité 50 comporte à son extrémité adjacente à la portion 25 de la cavité du module de base 10 une excroissance latérale 57 35 dont la fonction sera décrite plus loin en relation avec les figures 5 et 6. 2903459 7 Pour compléter la description, la pompe comporte, de façon connue en soi un limiteur de pression 59 monté dans un canal qui débouche par une ouverture 61 dans l'espace de réservoir de la pompe ainsi qu'un clapet de 5 réalimentation 63, le limiteur étant logé dans le capot 14 et le clapet dans le corps de pompe 12. De façon connue en soi, la pompe est entraînée par un moteur électrique non représenté mais qu'il faut imaginer être disposée sous le module de base qui 10 comporte à cette fin à sa périphérie de moyens de montage sur le moteur. Les trous 64 sont prévus par le montage de la coiffe réservoir non représenté, qui prend appui sur la face 16 du module de base 10. Dans ce mode de réalisation du dispositif 15 d'amortissement des pulsations d'aspiration, selon l'invention, les restrictions 29, 30 dans la voie d'écoulement d'aspiration accomplissent la fonction des résistances et les cavités 24 et 50 celle de la capacité. En se reportant notamment aux figures 5 et 6 on 20 décrira un deuxième mode de réalisation de l'invention, qui montre la réalisation constructive de la cavité telle qu'illustrée schématiquement à la figure 1. Dans ce mode de réalisation, la cavité d'amortissement 24 est réalisée différemment et présente 25 la forme d'un puits ovale noté maintenant 65, dans lequel est inséré un corps creux, élastiquement déformable 67 qui délimite un volume 68 et prend appui de façon étanche par un rebord périphérique 69 sur le rebord périphérique 70 du puits 65, l'espace entre le fond du puits et le 30 fond du corps inséré étant rempli d'air. Le corps élastique creux est recouvert d'une plaque de recouvrement 72 qui est susceptible d'être fixée par des vis dont les trous 73 sont visibles, sur la face de pose du module de base, de façon que le rebord 69 du corps 35 creux soit inséré entre cette plaque et cette face de pose. La plaque comporte un évidement oblong 75 à travers lequel l'espace interne du volume 68 est en communication 2903459 8 avec la voie d'aspiration de la pompe, au moyen de l'excroissance latérale 57 de la cavité 50 du corps de pompe 12, comme on le voit sur la figure 8. Sur cette figure, on voit indiqué en traits interrompus et des 5 flèches l'écoulement du fluide aspiré par la pompe, à partir du réservoir vers la chambre de logement des pignons. Grâce à la grande déformabilité du corps creux élastique, le volume de ce corps peut s'agrandir 10 fortement dans la mesure où seulement l'air en dessous du fond de ce corps s'oppose à cet agrandissement. Par conséquent, ce corps déformable constitue une capacité d'une valeur importante, ce qui permet d'abaisser la fréquence de coupure F, à une valeur relativement faible 15 si bien qu'à la fréquence des pulsations Fp de par exemple 600 Hz, ces pulsations sont fortement atténuées, conformément à la figure 2. Il est à noter que la plaque de recouvrement du corps élastique peut aussi être réalisée en une pièce 20 avec le corps de pompe au lieu d'être une pièce séparée selon la figure 5. Concernant le bouchon 55, il est prévu pour permettre l'alimentation aisée de la pompe pour sa préparation, par exemple le rodage de la pompe. En effet, 25 l'alimentation de la pompe est possible seulement dans la zone d'aspiration qui est difficilement accessible. L'invention prévoit donc l'utilisation d'un orifice d'alimentation, à savoir l'orifice 54 pour les phases de préparation. Cet orifice peut ensuite être obturé par 30 l'obturateur 55 qui pourrait être retirable ou non retirable. Il ressort de la description qui précède que grâce à l'utilisation d'une capacité d'un volume fortement variable et des restrictions dans la voie d'aspiration de 35 la pompe, le dispositif d'amortissement des pulsations produites lors de l'aspiration se comporte comme un filtre passe bas, exempt de phénomène de résonance, et 2903459 9 dont la fréquence de coupure peut être choisie de façon à être largement inférieure à la fréquence des pulsations pouvant être de l'ordre de 600 Hz. La capacité selon l'invention est avantageusement réalisée par un volume 5 d'air séparé du liquide par un matériau déformable, à savoir le corps élastique qui emprisonne de l'air entre sa paroi de fond et le fond du puits pratiqué dans le module de base de la pompe. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la capacité pourrait aussi 10 être réalisée par un corps élastique alvéolé contenant de l'air et logé dans le puits 65 du module de base 10 ou bien encore dans la cavité 21 selon le premier mode de réalisation de l'invention. Seulement une partie du contour de la capacité pourrait être réalisée par un 15 matériau élastique. Il est également possible de faire en sorte que le contour de la capacité soit réalisé dans une pièce par exemple en aluminium. Cette pièce pourrait également être réalisée à partir des composants de la pompe. Concernant les restrictions dans la voie 20 d'aspiration du liquide, elles sont situées avantageusement en amont de la capacité. La restriction pourrait être réalisée par un passage réduit à partir des composants de la pompe et la restriction pourrait même être réalisée par un passage réduit entre deux composants 25 de la pompe. REVENDICATIONS 1. Pompe à engrenages du type comprenant un corps de pompe délimitant une chambre de travail contenant deux pignons engrenant l'un l'autre, un réservoir de fluide hydraulique à aspirer par la pompe et un canal de refoulement de fluide sous pression, ainsi qu'un dispositif d'amortissement des pulsations produites dans la voie d'aspiration de la pompe, caractérisée en ce que le dispositif d'amortissement (2) comporte des moyens de restriction (5 ; 29, 30) de la voie d'aspiration (3) associés à des moyens pourvus d'un volume à effet capacitif (6 ; 24 ; 50 ; 65, 67). 2. Pompe à engrenages selon la revendication 1, caractérisée en ce que la capacité comporte un volume fortement variable. 3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le volume est disposé en un lieu entouré de pièces 20 métalliques rigides. 4. Pompe selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que la capacité est formée par un volume d'air (9 ; 71) séparé du fluide hydraulique par un matériau (7 ; 67) déformable. 25 5. Pompe selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que la capacité est formée par un volume d'air emprisonné dans un volume souple fermé. 6. Pompe selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que la capacité est formée par un 30 corps élastique alvéolé contenant de l'air. 7. Pompe selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les moyens de restriction (5 ; 29, 30) de la voie d'aspiration sont situés en amont de la capacité. 35 8. Pompe selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que des moyens de restriction (51, 52) 2903459 11 de la voie d'aspiration sont situés en aval de la capacité. 9. Pompe selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte un module de base 5 (10) et une partie formant le corps de pompe (12) et en ce que des cavités (24, 65, 50) sont pratiquées dans la masse du module de base et du corps de pompe, qui constituent le volume capacitif précité. 10. Pompe selon la revendication 9, caractérisée en 10 ce que la cavité (65) dans la masse du module de base (10) loge un organe (67) de volume variable sous l'effet des pulsations produites lors de l'aspiration de la pompe. 15