Brevet FR2954417A1 — publié le 20110624

Domaine de l'invention La présente invention concerne une pompe à pistons pour une installation hydraulique de frein de véhicule comportant un piston de pompe et un excentrique entraîné en rotation pour l'entraînement en translation du piston de pompe qui s'appuie contre sa périphérie par son extrémité frontale. Etat de la technique On connaît les pompes à pistons pour les installations hydrauliques de freins de véhicule à régulation de patinage ; dans ces applications les pompes sont appelées pompes de refoulement. Souvent on a deux pistons de pompe coaxiaux qui se font face avec interposition d'un excentrique entraîné, c'est-à-dire suivant un montage à cylindres opposés (montage boxer). Les faces frontales en regard des pistons de pompe s'appliquent contre la périphérie de l'excentrique. L'entraînement en rotation de l'excentrique assure l'entraînement en translation des pistons de pompe. Pour réduire le frottement, l'excentrique comporte un palier dont la bague tourne sur l'excentrique. Les extrémités frontales des pistons de pompe s'appliquent contre la bague de palier. La bague de palier ne tourne pas avec l'excentrique mais malgré cela, il y a un mouvement relatif entre la bague de palier et chaque face frontale des pistons de pompe appliqués contre le palier car l'excentrique se déplace sur une trajectoire circulaire autour de son axe de rotation. Le mouvement circulaire, déplace l'excentrique non seulement dans la direction axiale du piston de pompe mais également dans sa direction transversale. La bague de palier de l'excentrique participe à ce mouvement et se déplace ainsi par rapport à chaque extrémité frontale des pistons appliqués contre cette bague. La bague de palier de l'excentrique se déplace par rapport à celle des faces frontales des pistons de pompe appuyées avec la force d'application la plus faible contre la bague de palier. Cette situation alterne au cours de la rotation de l'excentrique et de la course complète d'avancée et de recul entre les pistons de pompe. Le mouvement relatif entre la bague de palier et l'excentrique et les faces frontales des pistons de pompe appliquées contre la bague génère du frottement et de l'usure. 2 La bague de palier excentrique glisse en alternance sur l'extrémité de l'un des pistons de pompe et roule sur l'extrémité frontale de l'autre piston de pompe. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une pompe à pistons du type défini ci-dessus caractérisé par un limiteur de course pour le piston de pompe, ce limiteur limitant la course du piston de pompe en direction de l'excentrique pour que le piston soit soulevé provisoirement de la périphérie de l'excentrique lorsque l'excentrique entraîné en rotation s'éloigne du piston de pompe. Le point mort côté excentrique du piston de pompe est défini par le limiteur de course et non par l'excentrique. Au cours de son entraînement en rotation, l'excentrique décrit une trajectoire circulaire autour de son axe de rotation. Sur le segment de la trajectoire circulaire à l'opposé du piston de pompe, le limiteur de course soulève le piston de pompe par rapport à l'excentrique ou à sa bague de palier. Aussi longtemps que le piston de pompe est soulevé de la périphérie de l'excentrique le frottement et l'usure sont réduits. L'invention concerne fondamentalement une pompe à pistons ayant un piston de pompe et l'invention s'applique avantageusement à deux pistons de pompe entraînés en commun par un excentrique. Lorsque l'un des deux pistons de pompe est soulevé de l'excentrique, le frottement et l'usure ne se produisent qu'au niveau de l'autre piston de pompe. On peut également envisager des montages comportant plus de deux pistons de pompe. Suivant une autre caractéristique l'excentrique comporte un palier à excentrique avec une bague de palier tournant sur l'excentrique et l'extrémité frontale du piston de pompe s'applique contre cette bague. Dans ce cas, la bague du palier à excentrique roule sur la face frontale de l'un des pistons de pompe au lieu d'y glisser lorsque l'autre piston de pompe est soulevé de la bague de palier. Dans cette phase, le frottement et l'usure ne représentent qu'une fraction du frottement et de l'usure que l'on a dans le cas du glissement. 3 Pour deux ou plus de deux pistons de pompe on peut envisager par exemple un montage des pistons de pompe en série, en V ou en étoile sans ce que cette énumération ne soit limitative. Suivant une autre caractéristique deux pistons de pompe se font face avec interposition de l'excentrique. Il s'agit là du montage en opposition pour les pistons de pompe ou montage boxer, qui se traduit par un soulèvement de l'un des pistons de pompe par rapport à l'excentrique si l'autre piston de pompe se trouve au point mort. Le mouvement de l'excentrique transversalement aux pistons de pompe est le plus important et le plus rapide au niveau du point mort et ainsi l'effet réducteur du frottement et de l'usure par le soulèvement d'un piston de pompe de l'excentrique est le plus important. Suivant une autre caractéristique le piston de pompe est un piston étagé comportant un épaulement annulaire et le limiteur de course comporte une butée contre laquelle vient l'épaulement annulaire du piston étagé lorsque le piston étagé se déplace en direction de l'excentrique. Ainsi le limiteur de course se réalise avec des moyens réduits. Un piston étagé assure une fonction de passage, régulière car à la fois pendant son avancée et pendant sa course de recul, il aspire du liquide de frein. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans l'unique figure annexée qui est une coupe axiale d'une pompe à pistons selon l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La pompe à pistons 1 selon l'invention, représentée dans la figure comporte deux pistons cylindriques 2 dont un seul est représenté. L'autre piston est coaxial au piston 2 représenté et lui fait face avec interposition d'un excentrique 3. Les pistons 2 sont montés en opposition (montage boxer) et l'excentrique 3 situé entre les pistons assure l'entraînement en translation des pistons 2 pour débiter du liquide de frein de manière connue en soi. La pompe à pistons 1 est destinée à une installation de freins de véhicules à deux circuits 4 hydrauliques, à régulation de patinage, par ailleurs non représentée. Chaque piston 2 est associé à l'un des deux circuits de frein. Lorsque l'entraînement tourne, l'excentrique 3 effectue un mouvement sur une trajectoire circulaire autour de son axe de rotation. L'excentrique 3 de forme cylindrique comporte un palier à excentrique 4 ayant une bague de palier 5. Dans le mode de réalisation représenté, l'excentrique 4 est un palier à billes dont la bague 5 est montée par l'intermédiaire de billes 6, à rotation sur l'excentrique 3. A la place d'un palier à billes on peut également utiliser un palier lisse comme palier d'excentrique (variante non représentée). Le piston 2 comporte une partie de piston 7 tubulaire à son extrémité éloignée de l'excentrique. La paroi périphérique de cette partie comporte des orifices 8 permettant l'arrivée de liquide de frein. La partie de piston 7 et le piston 2 constituent un piston de pompe 39 en plusieurs parties. L'extrémité non tournée vers le piston 2, qui se trouve dans le cylindre 9 a une partie 7 équipée d'un siège conique 10, d'une soupape d'entrée 11 de la pompe à pistons 1. La soupape d'entrée 11 est une soupape anti-retour chargée par un ressort avec une bille 12 formant la soupape. Cette bille est poussée contre le siège de soupape 10 par un ressort d'obturation 13. Le ressort d'obturation 13 s'appuie dans une cage 14 fixée à l'extrémité de la partie de piston 7 à l'opposé de celle du piston 2. La cage 14 reçoit une bille 12 formant soupape. La cage de soupape 14 en matière plastique comporte une lèvre 15, périphérique, copiée sur le piston 39 du cylindre 9. L'extrémité du cylindre 9 à l'opposé de l'excentrique 3 comporte un fond 16 muni d'un orifice traversant 17, axial, constituant le passage d'une soupape de sortie 18. La soupape de sortie 18 est une soupape anti retour chargée par ressort comme la soupape d'entrée 11 ; elle comporte une bille formant une soupape 19 poussée contre son siège de soupape 21 par un ressort d'obturation 20. Le siège de soupape 21 est réalisé à l'embouchure de l'orifice traversant 17. La bille formant soupape 19 et le ressort d'obturation 20 de la soupape de sortie 18 sont logés dans un perçage borgne 22, axial de la tête de cylindre 23 installé de l'extérieur sur le fond 16 du cylindre 9. Les canaux radiaux 24 passant dans la tête de cylindre 23 en sortant du perçage borne 22 sont reliés à l'extérieur à une conduite collectrice 25, de forme circulaire, qui entoure le cylindre 9 à proximité de son fond 16. Une sortie 26 débouche à l'extérieur à partir de la conduite collectrice 25. Le cylindre 9 est logé dans un alésage de pompe 27 5 réalisé dans un boîtier de pompe 28. Le boîtier de pompe 28 peut être un boîtier indépendant pour la pompe à pistons 1. Dans le mode de réalisation présenté de l'invention, le boîtier de pompe 28 est constitué par le bloc hydraulique de l'installation de frein de véhicule par ailleurs non représenté. Ce bloc comporte l'alésage 27 de la pompe. En dehors de la pompe à pistons 1, le bloc comporte également d'autres composantes hydrauliques telles que des électrovannes, des clapets anti retour, des accumulateurs hydrauliques dans le bloc hydraulique qui sont reliés hydrauliquement les uns aux autres par des perçages réalisés dans le bloc hydraulique. De tels blocs hydrauliques sont connus pour les installations hydrauliques de frein de véhicule à régulation de patinage et ne nécessitent pas de description plus détaillée. L'alésage 27 de la pompe débouche par une extrémité dans une chambre excentrique 29 recevant l'excentrique 3. L'autre extrémité de l'alésage 27 de la pompe est fermée par la tête de cylindre 23 dans laquelle est enfoncé de force un embout pour l'alésage 27 qui est en outre fixé d'une manière non représentée par un sertissage périphérique. Le cylindre 9 loge un ressort hélicoïdal de compression constituant le ressort de piston 30. Ce ressort s'appuie contre le fond 16 du cylindre 9 et contre le bord annulaire 31 de la cage de soupape 14. Le ressort de piston 30 maintient la cage 14 contre la partie de piston 7 et le cas échéant également la partie 7 contre le piston 2. Le ressort de piston 30 sollicite le piston de pompe 39 composé du piston 2 et de la partie de piston 7 en agissant en direction de l'excentrique 3. Dans le prolongement de son extrémité côté excentrique, le cylindre 3 a un filtre tubulaire 32 entourant le piston 2 au niveau de la partie de piston 7. Le filtre 32 comporte un tamis 33, un tissu de filtre de forme tubulaire ou autre élément de filtre intégré dans une structure de filtre 34. La structure ou ossature de filtre 34 est en matière plastique surmoulée sur le tamis de filtre 33. Le filtre 32 ou 6 l'ossature de filtre 34 est appliqué sur l'extrémité du cylindre 9 ouverte, tournée vers l'excentrique 3. L'extrémité du filtre 32 éloignée du cylindre 9 porte une bague 35 logée dans l'alésage de pompe 27. La bague 35 entoure le piston 2 qui est tenu entre l'extrémité frontale du piston 32 éloignée du cylindre 9 et un rétrécissement conique 36 du perçage de pompe 27. La bague 35 coopère avec la partie de piston 7 ; elle forme un limiteur de course 37 pour le piston de pompe 39. Dans le cas d'une course en direction de l'excentrique 3, la partie de piston 7 bute contre la bague 35 de sorte que le piston 2 se soulève de la bague 5 du palier excentrique 4. Le point mort côté excentrique du piston de pompe 39 est ainsi constitué par la bague 35, le limiteur 37 et non par l'excentrique 3. Au cours de la suite de la rotation, l'excentrique 3 s'éloigne du piston de pompe 39 retenu par la bague 35 jusqu'à ce que l'excentrique 3 ait atteint son point le plus éloigné du piston de pompe 39 sur sa trajectoire circulaire autour de son axe de rotation. Ensuite l'excentrique 3 se rapproche de nouveau du piston de pompe 39 jusqu'à ce que la bague 5 du palier excentrique 4 arrive de nouveau en appui contre l'extrémité frontale 38 du piston de pompe 39. Le piston de pompe 39 est alors entraîné par l'excentrique 3, de manière connue suivant une course de translation s'écartant de l'excentrique 3 et une fois atteint son point mort le plus éloigné de l'excentrique, il est entraîné en direction de l'excentrique 3 jusqu'à ce que la partie de piston 7 bute de nouveau contre la bague 35 qui constitue le limiteur de course 37. Au cours de son mouvement de translation, le piston de pompe 39 débite du liquide de frein d'une manière connue en soi. Le piston de pompe non représenté qui est opposé au piston de pompe 39 représenté par rapport à l'excentrique 3, se déplace du fait qu'il est entraîné par le même excentrique 3, avec le piston de pompe 39 décrit. On a ainsi toujours l'un des deux pistons de pompe qui effectue une course en direction de l'excentrique 3 pendant que l'autre piston de pompe effectue une course s'éloignant de l'excentrique 3. Le piston de pompe non représenté comporte également un limiteur de course qui le soulève de sa bague de palier 5 appartenant au palier excentrique 4 avant d'atteindre son point mort côté excentrique. Comme 7 les deux pistons de pompe 39 atteignent toujours en alternance leur point mort côté excentrique, il n'y aura toujours que l'un des pistons de pompe 39 qui sera soulevé de la bague 5 du palier excentrique 4. Aussi longtemps que l'un des deux pistons de pompe 39 est soulevé de la bague 5 du palier excentrique 4, il n'y aura pas de mouvement de glissement au niveau de l'autre piston de pompe entre sa face frontale 38 et la bague 5 du palier excentrique 4 mais la bague 5 de l'excentrique 4 roule sur l'extrémité frontale 38 du piston de pompe 39. On diminue ainsi au minimum le frottement et l'usure. Si les extrémités frontales 38 des deux pistons de pompe 39 s'appliquent contre la bague 5 du palier excentrique 4, la bague 5 glisse sur l'extrémité frontale 38 d'au moins l'un des deux pistons de pompe 39 car au cours de son mouvement sur la trajectoire circulaire autour de son axe l'excentrique 3 se déplace également transversalement par rapport au piston 2, 7. Le piston de pompe 39 est un piston étagé du fait de sa partie 7 rapportée sur le piston 2 ; le piston étagé a un diamètre plus grand dans le cylindre 9 qu'à l'extérieur du cylindre 9 dans l'alésage de pompe 27. Un piston étagé crée un courant d'aspiration relativement plus régulier ; il aspire du liquide de frein à la fois pendant sa course aller et pendant sa course retour. Cela résulte de ce que le piston de pompe 39 refoule du liquide de frein à partir du cylindre 9 car dans sa course en s'éloignant de l'excentrique 3 le volume de sa zone d'aspiration dans l'alésage 27 augmente et aspire ainsi du liquide de frein. Sur sa course en direction de l'excentrique 3, le piston de pompe 39 est plus petit que le piston étagé mais le volume dans la zone d'aspiration dans l'alésage 27 augmente de volume dans le cylindre 9. Cette augmentation de volume dans le cylindre 9 est plus grande que la réduction de volume dans la zone d'aspiration dans l'alésage 27. Comme la soupape d'aspiration 11 est ouverte pour la course en direction de l'excentrique 3, les deux volumes communiquent et la pompe à piston 1 aspire également du liquide de frein pendant la course du piston 39 en direction de l'excentrique 3. La réalisation du piston de pompe 39 comme piston étagé présente l'avantage pour l'invention que l'épaulement annulaire 40 du piston 39 est appliqué à la transition entre le piston 2 et sa partie 7 pour le limiteur de course 37. 8 L'épaulement annulaire 40 du piston 39 bute contre la bague 35 lors de la course du piston 39 en direction de l'excentrique 3. Cette bague 35 est prévue pour limiter la course 37 du piston de pompe 39 au niveau du rétrécissement 36 dans l'alésage de pompe 27. Chaque soulèvement de l'un des pistons de pompe 39 par rapport à la bague 5 du palier excentrique 4 diminue également les forces transversales exercées sur le piston de pompe 39 par l'excentrique 3 qui se déplace au cours de son mouvement sur la trajectoire circulaire autour de son axe de rotation transversalement io aux pistons de pompe 39. Les pistons 39 de la pompe se soulèvent comme décrit, au niveau de leur point mort, côté excentrique, par rapport à la bague 5 du palier à excentrique 4 c'est-à-dire au moment où le mouvement de l'excentrique 4 dans la direction transversale au piston de pompe 39 est important c'est-à-dire rapide. Ainsi le fait 15 d'éviter que l'excentrique 3 exerce une force transversale sur les pistons de pompe 39 grâce au soulèvement des pistons de pompe 39 par rapport à la bague 5 du palier excentrique 4 est particulièrement important. La bague 35 constitue une butée pour l'épaulement 20 annulaire 40 du piston de pompe 39 pour limiter sa course. La limitation de la course peut également se faire d'une autre manière par exemple par un épaulement annulaire de l'alésage 27 de la pompe servant de butée aux pistons de pompe 39 ou à leur épaulement annulaire 40 (cette solution n'est pas représentée). 25 NOMENCLATURE 1 pompe à pistons 2 piston cylindrique 3 excentrique 4 palier excentrique 5 bague de palier 6 bille 7 partie de piston 8 perçage 9 cylindre 10 siège de soupape conique 11 soupape d'entrée 12 bille formant soupape 13 ressort d'obturation de soupape 14 cage de soupape 15 lèvre d'étanchéité 16 fond 17 perçage 18 soupape de sortie 19 bille formant soupape 20 ressort d'obturation 22 perçage borgne 23 tête de cylindre 24 canaux radiaux 25 conduite collectrice 26 sortie 27 alésage de pompe 28 boîtier de pompe 29 chambre à excentrique 30 ressort de piston 31 bord annulaire 32 filtre tubulaire 33 tamis de filtre 34 structure de filtre 35 bague REVENDICATIONS1 °) Pompe à pistons pour une installation hydraulique de frein de véhicule comportant un piston de pompe (39) et un excentrique (3) entraîné en rotation pour l'entraînement en translation du piston de pompe (39) qui s'appuie contre sa périphérie par son extrémité frontale (3 8), pompe à pistons caractérisée par un limiteur de course (37) pour le piston de pompe (39), limitant la course du piston (39) en direction de l'excentrique (3) pour que le piston (39) soit soulevé provisoirement de la périphérie de l'excentrique (3) lorsque l'excentrique (3) entraîné en rotation s'éloigne du piston (39). 2°) Pompe à pistons selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comporte au moins deux pistons (39) entraînés en commun par l'excentrique (3). 3°) Pompe à pistons selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'excentrique (3) comporte un palier à excentrique (4) avec une bague de palier (5) tournant sur l'excentrique (3) et l'extrémité frontale (38) du piston (39) s'applique contre cette bague. 4°) Pompe à pistons selon la revendication 2, caractérisée en ce que les deux pistons de pompe (39) sont installés de manière opposée par rapport l'excentrique (3) interposé entre les pistons. 5°) Pompe à pistons selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston de pompe (39) est un piston étagé comportant un épaulement annulaire (40), et le limiteur de course (37) comporte une butée contre laquelle vient l'épaulement annulaire (40) du piston étagé (39) lorsque le piston étagé 35 (39) se déplace en direction de l'excentrique (3). 12 6°) Pompe à pistons selon la revendication 1, caractérisée en ce que le limiteur de course (37) comporte une bague (35) entourant le piston de pompe (39) et logée dans un alésage (27) de la pompe. 7°) Pompe à pistons selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'alésage (27) comporte un rétrécissement (36) et la bague (35) de limiteur de course (37) se trouve au niveau du rétrécissement (36) dans l'alésage (27) en y étant tenue par un filtre tubulaire (32) entourant le piston (39) dans l'alésage (27) de la pompe.15