Brevet FR2953568A1 — publié le 20110610

Domaine de l'invention La présente invention concerne une pompe à piston comportant un piston, un élément d'étanchéité assurant l'étanchéité radiale du piston par rapport au cylindre ainsi qu'une soupape d'entrée sur le piston, et qui comporte un organe d'obturation. Etat de la technique Les installations de frein de véhicule, connues comportent une unité ou un module hydraulique pour doser la pression des freins. Ce module comporte une pompe, en général en forme de pompe à piston dont le piston coulisse dans un cylindre. Le piston coulisse suivant un mode à deux temps. Dans le premier temps le liquide à transférer par exemple le liquide de frein est aspiré à travers la soupape d'entrée. Dans le second temps, le liquide est refoulé à travers une soupape de sortie. Le piston est séparé de manière étanche par rapport à la surface enveloppe intérieure du cylindre par un élément d'étanchéité et cet élément d'étanchéité décrit le cylindre au cours de son mouvement de translation. On connaît par exemple une telle pompe à piston selon le document DE 10 2005 017 131 Al. Les figures 1 et 2 montrent une pompe à piston 10 selon l'état de la technique comportant entre autre un dispositif de piston 12 formé d'un cylindre 14 recevant un piston coulissant 16. Le dispositif ou montage de piston 12 comporte en outre une soupape d'entrée 18 et une soupape de sortie 20. Les soupapes 18, 20 permettent au piston 16 lors de son mouvement de translation dans le cylindre 14, d'aspirer du liquide à travers l'entrée 22 vers la chambre haute pression ou la zone haute pression 24 à l'intérieur du cylindre 14 et ensuite de refouler ce liquide à travers une sortie 26, sous pression, hors de la zone haute pression 24. Le liquide est principalement du liquide de frein. Le piston 16 est précontraint par ressort dans la direction axiale à l'aide d'un ressort de rappel 28 installé dans la zone haute pression 24. Le ressort de rappel 28 est appuyé par son côté gauche selon la figure 1 contre la surface frontale du cylindre 14 et pousse par son extrémité droite contre un appui de ressort 30. L'appui de ressort 30 est couplé de manière fixe au piston 16 de sorte que le 2 ressort de rappel 28 pousse contre le piston 16 par l'intermédiaire de l'appui de ressort 30. Un élément d'étanchéité 32 prévu entre le piston 16 et le cylindre 14 assure l'étanchéité de la zone haute pression 24 dans le cylindre 14. L'élément d'étanchéité 32 a une forme annulaire et rejoint la surface enveloppe extérieure du piston 16. Par cette surface enveloppe, l'élément d'étanchéité 32 est tenu de manière fixe par une cage de soupape ou boîtier de soupape 34 emmanché sur le piston 16 et recevant la soupape d'entrée 18. L'appui de ressort 30 sous la forme d'un épaulement est réalisé sur le boîtier de soupape 34. L'élément d'étanchéité 32 ainsi tenu s'appuie radialement vers l'intérieur contre la surface enveloppe intérieure du cylindre 14 pour y glisser et assurer l'étanchéité. Le boîtier de soupape 34 a une forme de gobelet constituant une cage recevant à l'intérieur un ressort de rappel 36 de forme hélicoïdale qui s'appuie contre l'organe d'obturation 38 en forme de bille. L'organe d'obturation 38 s'applique ainsi (dans l'état de fonctionnement représenté aux figures 1 et 2) contre un siège de soupape 40 réalisé sur la face frontale du piston 16. L'organe d'obturation 38 est soulevé du siège de soupape 40 contre la force développée par le ressort de rappel 36 lorsque le piston 16 est tiré vers la droite hors du cylindre 14 selon la figure 1. Au cours de ce mouvement, la soupape d'entrée 18 s'ouvre et du liquide est aspiré dans la zone haute pression 24. L'élément d'étanchéité 32 selon les figures 1 et 2 a un corps de base 42 de section essentiellement rectangulaire, sur lequel est réalisé une lèvre d'étanchéité 44 tournée vers la zone haute pression 24. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une installation de frein de véhicule comportant une pompe à piston dont le comportement de l'ouverture et de la fermeture de la soupape d'entrée soit amélioré tout en pouvant être réalisée de manière plus économique. Exposé et avantages de l'invention A cet effet la présente invention concerne une pompe à 35 piston du type défini ci-dessus caractérisée en ce que l'organe 3 d'obturation est tenu par un élément de ressort faisant corps avec l'élément d'étanchéité. La pompe à piston selon l'invention se réalise de manière plus économique grâce à ce composant en une seule pièce, formé de l'élément de ressort et de l'élément d'étanchéité, par comparaison à deux composants distincts. La pompe selon l'invention a également d'autres avantages. Ainsi elle simplifie considérablement notamment le montage de l'organe d'obturation car celui-ci peut être stabilisé en position, de façon très simple même en cours de montage grâce à l'élément de ressort élastique. De plus l'élément de ressort peut servir l'élément d'étanchéité pour détecter la position dans une installation de montage automatique. La réalisation en une seule pièce comprenant l'élément de ressort et l'élément d'étanchéité est également avantageuse pour les caractéristiques de la matière élastique utilisée à cet effet. Ainsi la pompe à piston selon l'invention a permis de sélectionner une matière élastique assurant d'une part une étanchéité particulièrement avantageuse et permettant d'autre part un excellent comportement à compression de l'organe d'obturation. Suivant un développement avantageux de la pompe à piston selon l'invention, l'élément de ressort est un ressort lame ayant notamment un premier segment dirigé axialement à partir de l'élément d'étanchéité et un second segment adjacent, dirigé essentiellement dans la direction radiale. Un tel ressort lame se traduit par un comportement d'ouverture et de fermeture défini d'une manière particulièrement précise car l'élément d'obturation prévu sur le ressort lame est guidé de manière précise comme une charnière. Suivant un autre développement avantageux de la pompe à piston selon l'invention l'organe d'obturation a une forme pratiquement hémisphérique et en particulier le côté bombé de la forme hémisphérique est tourné vers le siège de soupape faisant partie du piston. La forme hémisphérique permet d'avoir un organe d'obturation de masse relativement faible. Cette masse faible et la faible inertie qui en résulte se répercutent de manière avantageuse sur le 4 comportement à l'accélération d'ouverture et de fermeture. L'organe d'obturation s'applique de manière étanche contre son siège de soupape même en cas de faible écart de position. En outre cet organe d'obturation est avantageusement poussé par la pression appliquée sur son côté pratiquement plan ce qui permet de fermer le siège de soupape avec une réaction très rapide. Suivant un autre développement de la pompe à piston selon l'invention, le côté pratiquement plat de la forme hémisphérique comporte une cavité centrale. La cavité réduit encore plus la masse de l'organe d'obturation et constitue en outre une surface de forme très avantageuse pour la pression exercée par le liquide au cours de la phase de fermeture de la soupape d'entrée. Suivant un autre développement avantageux de la pompe à piston de l'invention, l'élément d'étanchéité et l'élément de ressort ainsi que l'organe d'obturation sont réalisés en une seule pièce en matière plastique. Le choix ciblé d'une matière plastique à la fois suffisamment résistante dans sa forme et suffisamment élastique permet de réaliser en une seule pièce les trois parties constituées par l'élément d'étanchéité, l'élément de ressort et l'organe d'obturation au cours d'une seule opération de fabrication. Une telle réalisation repose notamment sur la découverte que les exigences relatives à la matière pour assurer l'étanchéité élastique entre le piston et le cylindre, pour assurer l'étanchéité élastique avec la soupape d'entrée et enfin pour assurer le guidage élastique de l'organe d'obturation sont des conditions proches. Selon l'invention ces conditions sont réalisées par un seul type de matière. Suivant un autre développement avantageux de la pompe à piston de l'invention, l'élément d'étanchéité comporte un appui de ressort pour le ressort de rappel qui soutient le piston par rapport au cylindre. Un tel appui de ressort permet un montage particulièrement peu encombrant du ressort de rappel qui peut être à la fois suffisamment long et d'un diamètre suffisamment grand. Ce ressort permet de développer des forces de rappel importantes pour un faible encombrement. Suivant un autre développement avantageux de la pompe à piston selon l'invention, l'élément d'étanchéité a une rainure axiale 5 ouverte vers la zone haute pression du montage piston/cylindre. Lorsque la pompe à piston fonctionne, la pression régnant dans la zone haute pression peut arriver dans la rainure axiale ouverte en direction de la zone haute pression dans le montage piston/cylindre, et cette rainure peut ainsi s'élargir. En même temps, la partie radiale extérieure de l'élément d'étanchéité c'est-à-dire la partie située radialement à côté de la rainure axiale peut être refoulée vers la paroi intérieure voisine du cylindre. Ainsi à mesure que la pression augmente dans la zone haute pression, on amplifie l'expansion de l'élément d'étanchéité contre le cylindre et on améliore l'étanchéité. En même temps on améliore le comportement du piston vis-à-vis des fuites et en outre le guidage du piston dans le cylindre. Suivant un autre développement avantageux de la pompe à piston selon l'invention, le côté de l'élément d'étanchéité tourné vers le piston est de forme étagée. La forme étagée de l'élément d'étanchéité se traduit par une surface de contact relativement importante entre le piston et l'élément d'étanchéité. Cette surface de contact importante améliore les conditions de fixation de l'élément d'étanchéité. Cet élément d'étanchéité peut être fixé notamment par son application sous pression contre les flancs dirigés axialement des épaulements ou parties étagées. En même temps au niveau des flancs on aura un centrage de l'élément d'étanchéité par rapport au piston. Les flancs des parties étagées, dirigés radialement servent d'appui à l'élément d'étanchéité contre le piston ce qui est notamment avantageux lors du rappel du piston par le ressort de rappel décrit ci-dessus. Suivant un autre développement avantageux de la pompe à piston selon l'invention, l'élément d'étanchéité enveloppe le piston. Cette structure enveloppante de l'élément d'étanchéité autour d'une partie du piston notamment au niveau d'un gradin, d'une rainure ou d'un congé du piston est telle que l'élément d'étanchéité 6 s'accroche au piston, dans la direction axiale par un segment périphérique ou un moyen d'accrochage périphérique. On réalise ainsi une liaison par la forme entre le piston et l'élément d'étanchéité et cette liaison permet une bonne réalisation et un bon pré-assemblage grâce aux caractéristiques facilement élastiques évoquées ci-dessus de la matière de l'élément d'étanchéité pour une fabrication automatique. En outre le piston est avantageusement en deux parties ayant une première partie tournée vers le moyen d'entraînement et une seconde partie tournée vers l'élément d'étanchéité. Chacune des parties du piston ainsi réalisé en deux parties aura des fonctions particulières. Ainsi la première partie transmet la poussée d'entraînement à la seconde partie qui assure l'entrée du liquide notamment du liquide de frein dans la soupape d'entrée. La zone haute pression à l'intérieur du cylindre est alors délimitée par l'élément d'étanchéité et séparée le manière étanche par rapport à la zone basse pression. La seconde partie de l'élément d'étanchéité coulisse ainsi dans le cylindre et est elle-même poussée par la première partie. Le rappel est assuré par le ressort de rappel par la transmission des forces de rappel par l'intermédiaire de l'élément d'étanchéité et de la seconde partie sur la première partie. Les différentes parties peuvent être optimisées de manière plus simple tant pour le choix de la matière que les procédés de fabrication envisageables, par rapport à ce qui serait possible pour un piston en une seule pièce. Il est en outre avantageux que la première partie soit un cylindre plein et la seconde partie un cylindre creux. La première partie en forme de cylindre plein se réalise d'une manière très économique et permet de transmettre les forces de poussée particulièrement importantes. Il est avantageux de la réaliser en matière plastique renforcée de préférence par des fibres. La seconde partie en forme de cylindre creux peut avantageusement être réalisée telle quelle comme pièce brute avec une cavité cylindrique. La seconde partie est de préférence réalisée en métal et notamment comme pièce frittée ou comme pièce fabriquée par emboutissage profond. Il suffit de réaliser au moins une ouverture radiale dans une telle pièce à travers laquelle, lorsque la pompe à piston fonctionne, le liquide à aspirer peut arriver 7 radialement de l'extérieur vers l'intérieur en direction de la soupape d'entrée. Le but fixé par l'invention est également assuré par une installation de frein de véhicule équipé d'une telle pompe à piston 5 offrant ainsi les avantages déjà énoncés ci-dessus. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : 10 - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une pompe à piston selon l'état de la technique, - la figure 2 est une vue du détail II à échelle agrandie de la figure 1, - la figure 3 est une coupe longitudinale d'un premier exemple de réalisation d'une pompe à piston selon l'invention, 15 - la figure 4 montre le détail IV à l'échelle agrandie de la figure 3, et - la figure 5 est une vue en perspective d'un montage composé d'un organe d'obturation, un élément de ressort et un élément d'étanchéité correspondant à l'exemple de réalisation des figures 3 et 4. 20 Description de modes de réalisation de l'invention Les figures 3 et 4 montrent une pompe à piston 10 selon l'invention. La pompe à piston comporte un montage de piston 12 avec un cylindre 14 recevant un piston 16 coulissant. La pompe a une soupape d'entrée 18 et une soupape de sortie 20. Le piston 16 est 25 précontraint élastiquement par un ressort de rappel 28 dans la zone haute pression 24 ; le ressort de rappel 28 pousse un appui de ressort 46 couplé de manière fixe au piston 16 selon l'invention. Un élément d'étanchéité 48 est prévu entre le piston 16 et le cylindre 14 ; cet élément d'étanchéité est tenu de manière fixe sur 30 le piston 16 et glisse le long de la surface enveloppe intérieure du cylindre 14. L'élément d'étanchéité 48 est formé en une seule pièce avec un élément de ressort 50 selon l'invention qui tient l'organe d'obturation 51. La réalisation en une seule pièce de l'élément de ressort 50 avec l'élément d'étanchéité 48 permet une construction axialement très 35 courte, plus compacte que dans l'état de la technique et avec des durées 8 de réaction particulièrement brèves à l'ouverture et la fermeture de l'organe d'obturation 51 par rapport au siège de soupape 40 correspondant. Un ressort de rappel 28 appliqué contre l'appui de ressort 46 assure la précontrainte supplémentaire de l'élément d'étanchéité 48. Le ressort de rappel 28 dispose d'une surface d'appui radiale, très large comme appui de ressort 46. Selon la figure 4, l'élément d'étanchéité 48 est muni d'une rainure axiale 52 ouverte en direction de la zone haute pression 24. La rainure axiale 52 a une longueur correspondante dans la zone haute pression 24 en étant soumise au liquide sous pression. La rainure axiale 52 est repoussée radialement vers l'extérieur par le liquide au niveau de ses deux surfaces latérales intérieures ou flancs 54, 56 qui se font face. En particulier la partie en forme de lèvre ou segment 58 de l'élément d'étanchéité 48 qui se trouve radialement à l'extérieur pour la rainure axiale 52, et qui peut également être appelé lèvre d'étanchéité, s'appuie radialement vers l'extérieur contre la surface enveloppe intérieure du cylindre 14. Ainsi, à mesure que la pression augmente dans la zone haute pression 24, ce segment 58 de l'élément d'étanchéité 48 s'appuie plus fortement contre le cylindre 14 et y assure une meilleure étanchéité. En outre cela améliore le guidage du piston 16 dans le cylindre 14. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, le piston 16 est en deux parties à savoir une première partie 60 et une seconde partie 62. La première partie 60 est une structure en forme de tige, cylindrique pleine, injectée en matière plastique et adaptée spécialement pour transmettre les poussées axiales d'un entraînement excentrique (non représenté) sur la seconde partie 62 et ainsi sur l'élément d'étanchéité 48. La seconde partie 62 est un cylindre creux, fritté, dont les deux extrémités ont chacune un épaulement ou un gradin 64, 66. Le gradin 64 comprend la première partie 60 ayant une zone d'extrémité radiale extérieure ; la première partie 60 est fixée par une liaison par la force par l'ajustage pressé à l'intérieur de l'épaulement 64. L'épaulement 66 voisin de l'élément d'étanchéité 48 est entouré par celui-ci, radialement par l'extérieur dans la direction axiale. Un segment 9 68 de l'élément d'étanchéité 48 qui en constitue le noyau, s'applique radialement vers l'extérieur contre l'épaulement 66 et forme avec celui-ci un ajustage pressé. Un autre segment 70 de l'élément d'étanchéité 48 qui se trouve radialement tout à fait à l'extérieur, entoure une sorte de bras ou de manchon de l'épaulement 66 de la seconde partie 62. Ce segment 70 comporte en périphérie plusieurs becs d'accrochage 72 qui s'accrochent derrière la zone radiale extérieure de l'épaulement 66 et réalisent de cette manière une liaison par la forme dans la direction axiale avec la seconde partie 62. Les figures 4 et 5 montrent en outre l'unité réalisée en une seule pièce comprenant l'élément d'étanchéité 48, l'élément de ressort 50 et l'organe d'obturation 51. L'élément de ressort 50 de l'élément d'étanchéité 48 pratiquement de forme annulaire, se situe tout d'abord comme un ressort lame avec le premier segment 74 dans la direction axiale du piston 16. Ce premier segment 74 se poursuit par un second segment 76 qui s'étend pratiquement radialement ; ce dernier segment a une forme radiale légèrement inclinée dans le cas de l'exemple de réalisation représentée. Le second segment 76 porte un ressort d'obturation 51 qui a pratiquement une forme hémisphérique et présente ainsi une surface supérieure 78, bombée tournée vers le siège de soupape 40. En regard, l'organe d'obturation 51 a une surface limite 80 pratiquement plane, munie de la cavité centrale 82.25 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 pompe à piston 12 montage de piston 14 cylindre 16 piston 18 soupape d'entrée 20 soupape de sortie 22 entrée 24 zone haute pression 26 sortie 28 ressort de rappel 30 appui de ressort 32 élément d'étanchéité 34 boîtier de soupape 36 ressort de rappel 38 organe d'obturation 40 siège de soupape 46 appui de ressort 48 élément d'étanchéité 50 élément de ressort 51 organe d'obturation 52 rainure axiale 54 flanc de la rainure axiale 56 flanc de la rainure axiale 58 segment en forme de lèvre de l'élément d'étanchéité 60 première partie du piston 62 seconde partie du piston 64 épaulement 66 épaulement 70 segment de l'élément d'étanchéité 72 organe d'accrochage 74 premier segment de l'organe d'obturation 76 second segment de l'organe d'obturation 78 surface supérieure bombée REVENDICATIONS1 °) Pompe à piston (10) comportant un piston (16), un élément d'étanchéité (32, 48) assurant l'étanchéité radiale du piston (16) par rapport au cylindre (14) ainsi qu'une soupape d'entrée (18) sur le piston (16), et qui comporte un organe d'obturation (38, 51), pompe caractérisée en ce que l'organe d'obturation (51) est tenu par un élément de ressort (50) faisant corps avec l'élément d'étanchéité (48). 2°) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de ressort (50) est réalisé sous la forme d'un ressort lame notamment dans le ressort ayant un premier segment (74), dirigé axialement à partir de l'élément d'étanchéité (48) et d'un second segment (76), adjacent au premier, et qui est dirigé essentiellement radialement. 3°) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'obturation (51) a une forme pratiquement de demi-sphère, et notamment le côté bombé (78) de la forme en demi-sphère est tourné vers un siège de soupape (40) faisant partie du piston (16). 4°) Pompe à piston selon la revendication 3, caractérisée en ce que le côté (80) pratiquement plan de la forme hémisphérique comporte une cavité centrale (82). 5°) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (48) et l'élément de ressort (50) ainsi que l'organe d'obturation (51) sont réalisés en une seule pièce en matière plastique. 6°) Pompe à piston selon la revendication 1, 35 caractérisée en ce que 13 l'élément d'étanchéité (48) comporte un appui de ressort (46) pour le ressort de rappel (28) du piston (16) s'appuyant sur le cylindre (14). 7°) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (48) a une rainure axiale (52) ouverte vers la zone haute pression (24) du montage piston/cylindre (16, 14). 8°) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (48) est étagé (66) au niveau de son côté tourné vers le piston (16). 9°) Pompe à piston selon la revendication 1, 15 caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité (48) a une forme (70, 72) entourant le piston (16). 10°) Installation de frein de véhicule comportant une pompe à piston (10) selon l'une des revendications 1 à 9, 20 caractérisée en ce que la pompe (10) comporte un piston (16), un élément d'étanchéité (32, 48) assurant l'étanchéité radiale du piston (16) par rapport au cylindre (14) ainsi qu'une soupape d'entrée (18) équipant le piston (16) et comportant un organe d'obturation (38, 51), 25 l'organe d'obturation (51) étant tenu par un élément de ressort (50) faisant corps avec l'élément d'étanchéité (48). 30