Brevet FR2952137A1 — publié le 20110506

Domaine de l'invention La présente invention concerne un piston de pompe à piston d'installation hydraulique de freins de véhicule avec une soupape et un siège de soupape. L'invention concerne également une pompe à piston équipée d'un tel piston et un procédé de fabrication du piston d'une telle pompe pour une installation hydraulique de freins de véhicule. Etat de la technique Les installations actuelles de freins de véhicule comportent un module hydraulique utilisé dans les véhicules tels que les véhicules de tourisme ou les véhicules utilitaires pour fournir des pressions de freins régulées au système de freins. Dans le système de freins (ou circuit de freins), un maître cylindre génère une pression de freins par la pédale de freins commandée par le conducteur. La pression de freins est dosée par le module hydraulique avec une pompe et plusieurs éléments de pompe, un moteur et plusieurs soupapes. Les soupapes ou vannes sont en général à commande électromagnétique, ce qui permet de régler des pressions de freins différentes dans les différents freins ou circuits de freins. En général, la pompe est une pompe à piston dont le piston coulisse dans un cylindre. Le coulissement du piston se fait en deux temps. Dans le premier temps, le liquide à transférer tel que le liquide de freins est aspiré par une soupape d'entrée. Dans le second temps, le liquide est expulsé à travers une soupape de sortie. Les pistons de ces pompes sont en général fabriqués en métal pour résister à la pression hydraulique élevée régnant dans la pompe. Plusieurs étapes de fabrication sont nécessaires pour réaliser un tel piston. Par exemple on effectue un emboutissage profond d'une tôle, puis on réalise les ouvertures appropriées par usinage. Souvent on munit le piston d'un revêtement en une matière à base de carbone permettant un mouvement sans frottement ou à faible frottement dans le cylindre. Ces procédés supplémentaires, compliqués, ralentissent le procédé de fabrication et augmentent le coût de fabrication. Le document DE 100 22 811 Al décrit un piston de pompe composé de deux parties, à savoir une partie extérieure et une 2 partie intérieure. La partie extérieure et la partie intérieure sont des pièces de transformation obtenues par emboutissage profond de tôle. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un piston de pompe d'installation de freins de véhicule qui soit de qualité plus élevée que celles des pistons de pompe connus et permette une réduction du coût par une simplification du procédé de fabrication ; Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un piston de pompe notamment de pompe à piston d'une installation hydraulique de freins de véhicule comportant une soupape avec un siège, le piston étant réalisé comme pièce injectée ou comme pièce transformée logeant un manchon formant le siège de soupape. L'invention concerne également une pompe munie d'un tel piston. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un piston notamment pour une pompe à piston d'une installation hydraulique de freins de véhicule, ce procédé comprenant les étapes suivantes : - réalisation d'une soupape avec un siège de soupape sur le piston, et - réalisation du piston comme pièce injectée ou comme pièce de transformation munie d'un manchon sur lequel est formé le siège de la soupape. Selon l'invention, le piston est fabriqué comme pièce injectée ou comme pièce de transformation. L'injection permet de donner au piston une surface très lisse. On pourra pour cela utiliser un moule particulièrement lisse. La surface lisse du piston évite la forte abrasion du piston pendant le fonctionnement de la pompe et/ou aussi l'abrasion des autres éléments de la pompe. De plus, le moule d'injection peut être formé pour donner au profil de surface du piston ainsi fabriqué, par exemple des ouvertures ou des dégagements. L'injection permet ainsi de fabriquer en grande série un piston de manière économique, directement utilisable. Par transformation, d'une matière de départ on peut lui donner la forme du piston. La matière de départ peut déjà avoir le profil 3 de surface du futur piston. C'est ainsi que l'on peut par exemple usiner des ouvertures dans la matière de départ. Cela évite un usinage qui serait nécessaire sur le piston terminé. Le piston selon l'invention comporte une soupape d'entrée entourant un manchon métallique. Ce manchon métallique est prévu sur l'élément de base du piston, obtenu par injection ou par transformation. L'élément de base du piston est avantageusement fabriqué en un autre matériau que celui du manchon métallique. L'utilisation de deux matières ou matériaux différents, par exemple le métal pour le manchon et la matière plastique, pour l'élément de base permet de combiner différentes caractéristiques ou propriétés des matières, pour répondre à des problèmes définis. C'est ainsi que la réalisation du siège de soupape en métal donne des durées de fonctionnement plus longues qu'un siège en matière plastique. En même temps, on a une meilleure répartition du poids du piston pendant son mouvement. Il en résulte que le piston n'effectue pas de mouvement de nutation. Le manchon métallique forme en outre le siège de la soupape d'entrée. La réalisation en métal permet d'appliquer des pressions plus élevées. La soupape d'entrée est en outre globalement moins sensible à l'usure et aux déformations. Selon un premier développement avantageux du piston de l'invention pour une pompe à piston, le manchon en métal est enfoncé de force dans le piston réalisé comme pièce injectée ou comme pièce de transformation. En enfonçant le manchon métallique dans le piston, on crée en général une liaison par la force. Ce type de liaison peut être réalisé de manière très économique, de préférence dans le cas d'un piston en deux matières différentes. Le manchon métallique peut être enfoncé de force dans le piston à la fois après son injection ou après sa transformation. Selon un autre développement du piston de l'invention, le manchon métallique est surmoulé par injection dans le piston réalisé comme pièce à injecter. 4 En injectant le piston, on peut surmouler le manchon métallique dés la phase de fabrication du piston. Pour cela, on place le manchon métallique dans le moule d'injection et en injectant la matière, on relie le manchon à l'élément de base du piston par une liaison par la force et/ou par la forme. Ainsi en une seule étape, on obtient le piston terminé. Selon un autre développement du piston de l'invention pour une pompe à piston, la pièce d'injection ou la pièce de transformation constituée par le piston comporte au moins une ouverture radiale sous la forme d'une rainure. Le piston de la pompe comporte, selon un autre développement, au moins une ouverture radiale. Cette ou ces ouvertures servent au passage du fluide. La réalisation d'une ouverture comme rainure supprime les perçages transversaux réalisés jusqu'alors de manière compliquée, pour avoir des ouvertures circulaires. En outre, en combinaison avec le procédé de fabrication de l'invention, les ouvertures radiales se réalisent d'une manière particulièrement économique comme rainures. Ainsi la rainure pourra être obtenue déjà sous la forme d'un profil dans le moule d'injection. En variante, lors de la transformation, la rainure sera obtenue à l'aide d'une machine de refoulement qui pousse la matière ou encore pendant la transformation, les ouvertures pourront être enfoncées, par exemple à l'aide d'une presse à vérin. Selon un autre développement avantageux du piston de l'invention pour une pompe, le piston comporte une bague d'étanchéité ou joint d'étanchéité ou de pression et/ou une cage de soupape, réalisés comme pièce injectée. La bague d'étanchéité haute pression ou joint d'étanchéité haute pression et/ou la cage de soupape sont réalisées au cours d'une seule étape de fabrication, directement lors de l'injection du piston. Ainsi par une seule étape de fabrication, on obtient un piston de pompe terminé. On supprime ainsi toutes les autres étapes de fabrication longues et coûteuses. La pompe à piston selon l'invention est avantageusement équipée d'un piston tel que défini ci-dessus. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un piston de pompe pour une installation de freins de véhicule, ce procédé comprenant les étapes suivantes : - réalisation d'une soupape d'entrée avec un siège de soupape 5 correspondant sur le piston, et - réalisation du piston comme pièce injectée ou comme pièce de transformation comportant un manchon métallique avec le siège de la soupape d'entrée. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses du procédé le manchon est en métal et est enfoncé dans le piston en forme de pièce injectée ou de pièce de transformation. Suivant une autre caractéristique avantageuse du procédé le manchon est en métal et est surmoulé par injection ou dans le piston réalisé comme pièce injectée. Suivant une autre caractéristique avantageuse du procédé le piston réalisé comme pièce injectée ou comme pièce de transformation comporte au moins une ouverture radiale en forme de rainure. Suivant une autre caractéristique avantageuse du procédé le piston comporte une bague d'étanchéité haute pression et/ou une cage de soupape réalisés comme pièce injectée. Dessins La présente invention sera décrite à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective de côté d'un piston selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective en coupe longitudinale du piston de la figure 1, - la figure 3 est une coupe longitudinale du piston de la figure 1 installé dans le boîtier d'une pompe. Description des modes de réalisation de l'invention Les figures 1 et 2 montrent un piston 10 ayant pratiquement une forme de cylindre de section circulaire. Le piston 10 a une rainure annulaire 12, dirigée radialement. La rainure annulaire 12 divise le piston 10 en deux zones. Dans la zone pleine qui se trouve à 6 gauche de la figure 1, le piston 10 est une pièce massive. Dans la zone située à droite selon la figure 1, le piston 10 est un corps cylindrique creux avec une paroi 14 de section circulaire. La face frontale extérieure de cette zone de corps creux porte un joint ou bague d'étanchéité haute pression 16 muni d'une cage 18. Le piston 10 est en matière plastique injectée. Le joint d'étanchéité haute pression 16 et la cage 18 sont de préférence fabriqués au cours d'une même opération avec l'élément de base du piston 10. Au cours de l'opération d'injection, un manchon métallique 20 placé dans le moule d'injection (non représenté) est surmoulé dans le piston 10. Le manchon métallique 20 et le piston 10 sont ainsi reliés par une liaison par la force. Le manchon métallique 20 est notamment surmoulé par injection dans la zone du corps creux du piston 10. Ce manchon a également une forme de corps creux cylindrique de section circulaire. Le piston 10 et le manchon métallique 20 ont le même diamètre intérieur. Le manchon métallique 20 dépasse du piston 10 au-delà du joint d'étanchéité haute pression 16 pour arriver dans le volume intérieur de la cage 18. A cet endroit, le côté frontal du manchon métallique 20 forme un siège de soupape 22. Un ressort hélicoïdal 26 s'étendant dans la direction de l'axe longitudinal 24 est prévu dans le volume intérieur de la cage 18 (voir figure 3 ; ce ressort n'est pas représenté aux figures 1 et 2 pour simplifier le dessin). Le ressort hélicoïdal 26 est précontraint et il pousse un organe d'obturation en forme de bille 28 (voir figures 2 et 3 ; non représenté à la figure 1) contre le siège de soupape 22. L'organe d'obturation 28 ferme ainsi un passage 30. La paroi 14 du piston 10 comporte plusieurs orifices 32. Chaque orifice 32 est en forme de rainure. Les orifices 32 ont des dimensions c'est-à-dire une longueur, une largeur et une profondeur. La longueur est sensiblement égale au triple de la largeur et la profondeur correspond à l'épaisseur de la paroi 14 du piston 10. Les orifices 32 peuvent être traversés par un fluide, notamment le liquide de frein. Les côtés de sortie des orifices 32 sont dirigés parallèlement à l'axe longitudinal 24 du piston 10. 7 La figure 3 montre le piston 10 dans le boîtier de pompe 34 d'une pompe à piston selon l'invention. Les autres parties de la pompe ne sont pas représentées. La face frontale de la zone de corps creux du piston 10 est tournée vers le volume 36 rempli de liquide. Le volume 36 est pour le reste délimité par le boîtier 34 de la pompe et sa face frontale, à l'opposé de celle du piston 10, comporte une ouverture 38. Un clapet anti-retour 40 est réalisé au niveau de l'ouverture 38. Le clapet anti-retour 40 libère l'ouverture 38 suivant la pression régnant dans la chambre 36, ou ferme cette ouverture. Un ressort de rappel 42 est installé entre le boîtier de pompe 34 et le piston 10. Le ressort de rappel 42 précontraint s'appuie par l'une de ses extrémités contre le boîtier de pompe 34. Par son autre extrémité, le ressort de rappel 42 s'appuie contre la bague d'étanchéité haute pression (ou joint d'étanchéité de haute pression 16). Sur la face frontale côté gauche selon la figure 3 de la zone pleine du piston 10, l'entraînement du piston se fait par un excentrique non représenté. Cet entraînement produit le coulissement du piston 10 dans le boîtier de pompe 34 suivant un mouvement alternatif en décrivant ainsi une première et une seconde course. Pendant la première course, le piston 10 est déplacé dans la direction de la flèche 44 contre la force développée par le ressort de rappel 42. Pendant cette course, le liquide de frein est ainsi expulsé de la chambre 36 à travers le clapet anti-retour 40. L'organe d'obturation 28 est ainsi exposé à une pression hydraulique qui produit une force dans la direction de la flèche 46. Cette force soutient la force de ressort exercée par le ressort hélicoïdal 26 appliquée à l'organe d'obturation 28 ce qui ferme le passage 30 de manière étanche. Pendant la seconde course, le piston 10 entraîné par la force développée par le ressort de rappel 42 se déplace dans la direction de la flèche 46. Ce mouvement génère une aspiration ou une dépression dans la chambre 36. Cette aspiration applique sur l'organe d'obturation 28 une force agissant dans la direction de la flèche 44. L'organe d'obturation 28 est ainsi soulevé du siège de soupape 22 et du liquide passe par le passage 30 et la cage 18 pour arriver dans le volume 36. En même temps, du liquide traverse les orifices 32 pour pénétrer à 8 l'intérieur du piston 10. La chute de pression engendrée par cette seconde course entre la chambre 36 et l'intérieur du piston compense le liquide qui arrive dans la chambre 36. La chambre 36 est ainsi de nouveau remplie de liquide pour la course suivante.5 NOMENCLATURE 10 piston 12 rainure annulaire 14 paroi de section circulaire 16 joint/bague d'étanchéité haute pression 18 cage 20 manchon métallique 22 siège de soupape 24 axe longitudinal 26 ressort hélicoïdal 28 organe d'obturation 30 passage 32 orifice 36 chambre 38 ouverture 40 clapet anti-retour 42 ressort de rappel 44 flèche 46 flèche REVENDICATIONS1 °) Piston (10) de pompe à piston d'une installation hydraulique de freins de véhicule comportant une soupape avec un siège (22), le piston (10) étant réalisé comme pièce injectée ou comme pièce de transformation logeant un manchon (20) formant le siège de soupape (22). 2°) Piston de pompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que io le manchon (20) est en métal et est pressé dans le piston (10) réalisé comme pièce injectée ou comme pièce de transformation. 3°) Piston de pompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 le manchon (20) est en métal et il est surmoulé par injection dans le piston (10) réalisé comme pièce injectée. 4°) Piston de pompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 le piston (10) réalisé comme pièce injectée ou comme pièce de transformation comporte au moins un orifice radial (32) sous la forme d'une rainure. 5°) Piston de pompe selon la revendication 1, 25 caractérisé en ce que le piston (10) est muni d'une bague d'étanchéité haute pression (16) et/ou d'une cage de soupape (18) comme pièce injectée. 6°) Pompe à piston munie d'un piston selon l'une des revendications 30 1 à 5. 7°) Procédé de fabrication d'un piston (10) notamment pour une pompe à piston d'une installation hydraulique de freins de véhicule, procédé comprenant les étapes suivantes : 11 - réalisation d'une soupape avec un siège de soupape (22) sur le piston (10), et - réalisation du piston (10) comme pièce injectée ou comme pièce de transformation munie d'un manchon (20) sur lequel est formé le siège (22) de la soupape. 8°) Procédé de fabrication d'un piston de pompe selon la revendication 7, caractérisé en ce que le manchon (20) est en métal et est enfoncé dans le piston (10) en forme de pièce injectée ou de pièce de transformation. 9°) Procédé de fabrication d'un piston de pompe selon la revendication 7, caractérisé en ce que le manchon (20) est en métal et il est surmoulé par injection dans le piston (10) réalisé comme pièce injectée. 10°) Procédé de fabrication d'un piston de pompe selon la revendication 7, caractérisé en ce que le piston (10) réalisé comme pièce injectée ou comme pièce de transformation comporte au moins un orifice radial (32) en forme de rainure. 11 °) Procédé de fabrication d'un piston de pompe selon la revendication 7, caractérisé en ce que le piston (10) comporte une bague d'étanchéité haute pression (16) et/ou une cage de soupape (18) réalisé(s) comme pièce injectée.