Brevet FR2978806A1 — publié le 20130208

i Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une pompe à piston, notamment pour un système de freins de véhicule, cette pompe comportant un piston de transfert pour refouler le liquide et un ressort de rap- t pel de piston. Etat de la technique Les pompes à piston du type défini ci-dessus, sont utilisées dans les systèmes de freins de véhicule tels que par exemple dans le système antiblocage ABS pour transférer (refouler) du liquide sous io pression. Le liquide sous pression est généralement un liquide tel que le liquide de frein. Des pompes à piston caractéristiques pour de tels systèmes de freins de véhicule, ont un boîtier de forme cylindrique ou un cylindre servant de surface de circulation recevant un piston de transfert. Le piston de transfert refoule le liquide sous pression hors du cy- 15 lindre. Pour cela, la pompe à piston comporte des soupapes d'entrée et de sortie de liquide sous pression. La pompe à piston nécessite des éléments d'étanchéité pour éviter les fuites ou du moins les réduire. Les soupapes d'entrée et de sortie commandent le flux de liquide sous pression pendant la phase de compression par le piston de 20 transfert. La soupape d'entrée évite que pendant la phase de compression, le liquide sous pression ne revienne dans la zone d'aspiration. La soupape de sortie évite le retour du liquide sous pression du côté de compression ou de pression en retour dans le cylindre. Les soupapes d'entrée et de sortie sont généralement réalisées sous la forme de sou- 25 papes à billes chargées par un ressort. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet une pompe à piston, notamment pour un système de freins de véhicule comportant un pis-ton de transfert pour transférer du liquide ainsi qu'un ressort de rappel 30 de piston, - le ressort de rappel de piston étant un ressort en spirale. Le ressort de rappel de piston selon l'invention se caractérise en ce qu'il se trouve pratiquement dans un plan et partant du centre, il est enroulé en spirale vers l'extérieur. Le ressort de rappel de 35 piston a la forme d'une spirale ou vis plate, et diffère ainsi des ressorts 2 de rappel de piston, usuels, qui sont des ressorts hélicoïdaux orientés dans la direction de l'axe longitudinal. Le ressort de rappel de piston selon l'invention a un encombrement particulièrement réduit et permet de réaliser en combinaison avec ses autres éléments, une pompe parti- culièrement avantageuse du point de vue de son fonctionnement et de son coût. En particulier, la pompe à piston selon l'invention a des volumes morts extrêmement réduits. En outre, vis-à-vis des autres conditions de montage, de telles pompes à piston dans les installations de frein de véhicule, il est particulièrement avantageux que le ressort de io rappel de piston présente un encombrement axial particulièrement ré-duit. Dans ces conditions, la pompe à piston selon l'invention est particulièrement petite du point de vue de son extension longitudinale, ce qui est globalement très avantageux sur la dimension totale et la quantité de matière utilisée pour la pompe à piston et son boîtier cylindrique. 15 Le piston de transfert de la pompe à piston est guidé d'une manière particulièrement avantageuse dans un cylindre, et son étanchéité vis-à-vis de ce cylindre est assurée par un joint annulaire glissant. Le joint glissant réaliser l'étanchéité du volume intérieur du cylindre pour que pratiquement pas de liquide sous haute pression 20 puisse passer entre le piston et la face intérieure du cylindre. Le joint glissant améliore notamment la dynamique de montée en pression du piston de transfert. En complément ou en variante, l'étanchéité entre le pis-ton de transfert et le cylindre est réalisée par un joint à membrane. Ain- 25 si, cette étanchéité peut être réalisée par le joint à membrane en complément du joint glissant ou en remplacement de celui-ci. Le joint à membrane est fixé de manière étanche à la fois au cylindre et au piston et il s'étend pratiquement radialement et peut se déformer dans la direction axiale. Le débattement du joint à mem- 30 brane crée, pour le piston de transfert, un espace de mouvement axial dont celui-ci a besoin pour créer la pression dans le cylindre. En même temps le joint à membrane ferme complètement le volume intérieur du cylindre car il est relié solidairement au cylindre et non pas de façon glissante. Le joint à membrane crée ainsi une pompe à piston totale- 35 ment étanche au liquide et sans fuite. Le joint à membrane est de préfé- 3 rence fixé dans la forme de gobelet de la pièce de transformation par un anneau de fixation. L'anneau de fixation est de préférence collé ou installé de force. La pompe à piston selon l'invention comporte en outre de préférence une entrée pour le liquide vers le piston de transfert et une sortie pour le refoulement du liquide par le piston de transfert, l'entrée et/ou la sortie étant réalisée dans la pièce de transformation qui est pratiquement en forme de gobelet. Les pièces de transformation sont des pièces fabriquées io par une déformation plastique et non par un usinage avec enlèvement de copeaux. Leur fabrication est très économique car les opérations de transformation nécessaires à la mise en forme, telles que des presses ou des machines d'emboutissage, ont des cycles de travail très courts. De plus, il n'y a pas ou pratiquement pas d'usure d'outil. On évite égale- 15 ment dans une très large mesure la formation de barbe et le risque que constitueraient des copeaux. Le risque que les copeaux se trouvent dans le système d'une installation de frein de véhicule, est un risque particulièrement sérieux. La pièce de transformation selon l'invention pour l'entrée et/ou la sortie du liquide dans la pompe à piston, est 20 avantageusement pratiquement sous la forme d'un gobelet. La forme de gobelet est une forme qui se réalise particulièrement bien par transformation. Elle convient très bien pour entourer un composant venant à l'intérieur du gobelet et définir avec celui-ci des chemins de passage de fluide. De manière avantageuse, l'arrivée se fait au bord du gobelet, 25 axialement dans la forme du gobelet. La sortie du fluide se fait de préférence par le fond du gobelet au centre de cette forme de gobelet. De façon avantageuse, la pièce de transformation comporte un segment d'entrée de fluide, un segment de sortie de fluide et un segment d'étanchéité qui sépare de manière étanche le segment 30 d'entrée et le segment de sortie. La pièce de transformation comporte de préférence des parties en creux et/ou en relief de sorte, que la seule pièce de transformation ou sa coopération avec d'autres composants, permet de réaliser au niveau de ces segments de composant des canaux ou des conduites 4 pour le fluide. Ces conduites ou canaux sont ainsi réalisés sans opérations de fraisage ou de perçage. En outre, de manière préférentielle, la pompe à piston comporte un cylindre entouré par la pièce de transformation. Ainsi, les conduites ou canaux seront réalisés d'une manière particulièrement simple, notamment dans la direction longitudinale du cylindre de pompe, entre le cylindre et la pièce de transformation qui l'entoure. La pièce de transformation entoure le cylindre particulièrement avantageusement sur un segment de son extension longitudinale. L'entrée se trouve sur un segment de son extension longitudinale. Le guidage du fluide se trouve le long du cylindre arrivant à un autre segment par lequel le fluide/liquide est conduit à l'intérieur du cylindre. La pompe à piston selon l'invention est équipée d'une 15 manière particulièrement avantageuse d'un cylindre pour guider le pis-ton de transfert muni d'une pièce de transformation. La pièce de transformation est de préférence étagée en forme de gobelet. On obtient ainsi les avantages déjà évoqués liés à l'usinage par transformation, par opposition à un usinage avec enlèvement 20 de copeaux. La forme étagée du gobelet crée des volumes intérieurs de sections différentes, utilisés avantageusement pour différentes zones fonctionnelles. De manière préférentielle, on a ainsi une première zone de grande surface de section munie des moyens d'étanchéité assurant la séparation par rapport à l'entraînement par excentrique, voisin. En 25 particulier, dans cette première zone on a un joint, notamment sous la forme d'un joint à membrane. Il est en outre avantageux de prévoir dans cette première zone de grande surface de section, le ressort de rappel de piston qui, selon l'invention, a une forme en spirale et qui soutient élastiquement le piston de transfert. Le fond de la forme de go- 30 belet peut être utilisé avantageusement comme surface pour réaliser les ouvertures pour la soupape d'entrée et/ou la soupape de sortie. Les ouvertures peuvent se réaliser par une simple opération d'emboutissage qui assure une très grande précision dimensionnelle. Les surfaces d'étanchéité et en particulier la surface de siège de l'organe d'obturation de la soupape de sortie, pourront avantageusement être réalisées de cette manière. De façon préférentielle, la pompe à piston comporte un cylindre, une soupape d'entrée et une soupape de sortie, et la soupape 5 d'entrée et la soupape de sortie sont prévues dans l'extrémité frontale du cylindre. La soupape d'entrée et la soupape de sortie sont concentrées dans une zone qui regroupe deux fonctions sans que l'entrée et la sortie du fluide ne s'influencent négativement. Les conduites sont éga- io lement concentrées dans cette zone. On réalise ainsi de courts chemins de conduite et les pertes hydrauliques (pertes de charge), sont réduites. On a en outre ainsi une construction particulièrement compacte. Selon un développement avantageux, la soupape d'entrée est une soupape charnière. 15 La soupape d'entrée est munie d'un volet, d'une plaque pivotante ou d'une patte ou encore d'un manchon constituant l'élément de fermeture. Les charnières servent le cas échéant à guider l'élément de fermeture pendant son mouvement de pivotement ou de bascule-ment. La charnière est constituée de préférence par un segment souple 20 ou par un segment de film permettant le mouvement pratiquement sans résistance de la partie de charnière voisine. Cela constitue une réalisation très compacte et économique de la soupape d'entrée. Cette soupape est installée d'une manière particulièrement avantageuse dans la face frontale d'un cylindre. En outre, la soupape d'entrée est de préférence 25 un élément annulaire couvrant sélectivement plusieurs ouvertures pré-vues dans l'anneau. La soupape à charnière peut du fait de la seule élasticité de sa matière, revenir de sa position soulevée dans sa position de base ou être rappelée par un ressort annulaire, un ressort Belleville, un ressort conique ou un ressort en spirale constituant un ressort par- 30 ticulièrement peu encombrant. Selon un autre développement, la soupape de sortie est une soupape à siège comportant un siège de soupape et un organe de soupape ou organe d'obturation. Une telle ouverture dans le siège de soupape se ferme à l'aide du corps de soupape qui, de plus, s'applique 35 contre le siège de soupape pour assurer l'étanchéité. De façon préféren- 6 tielle, le corps de soupape est précontraint élastiquement par un ressort hélicoïdal contre le siège de soupape. Le corps de soupape est de préférence une bille, notamment une bille avec précontrainte élastique par un ressort hélicoïdal. Une telle soupape de sortie peut être installée d'une façon particulièrement peu encombrante au centre d'une soupape d'entrée en forme de charnière annulaire, notamment contre la face frontale d'un cylindre comme décrit ci-dessus. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière io plus détaillée à l'aide de différents exemples de réalisation d'une pompe à piston selon l'invention représentée dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue isométrique d'un premier exemple de réalisation d'une pompe à piston selon l'invention, 15 la figure 2 est une coupe longitudinale de la pompe à piston de la figure 1, la figure 3 est une coupe longitudinale isométrique de la première pièce de transformation de la pompe à piston de la figure 1, la figure 4 est une coupe longitudinale isométrique d'une seconde 20 pièce de transformation de la pompe à piston de la figure 1, la figure 5 est une coupe longitudinale d'un second exemple de réalisation d'une pompe à piston selon l'invention, la figure 6 est une coupe longitudinale d'un troisième exemple de réalisation d'une pompe à piston selon l'invention, 25 la figure 7 est une vue de détail d'une variante de soupape d'entrée de la pompe à piston de la figure 6. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre une pompe à piston 10, notamment une pompe pour un système de freins de véhicule. Cette pompe com- 30 porte une première pièce de transformation constituée par un cylindre 12 en forme de gobelet. Le cylindre 12 comporte du côté gauche selon la figure 1, un joint à membrane 14 qui couvre pratiquement transversalement le cylindre 12. Au centre du joint à membrane 14, se trouve un piston de transfert 16 dont l'extrémité frontale dirigée vers l'intérieur est 35 guidée de manière étanche au fluide par un joint 17 glissant dans le 7 cylindre 12. Le piston de transfert 16 est relié de manière étanche au fluide, à la membrane d'étanchéité 14 par son segment d'extrémité tourné vers l'extérieur. Le joint à membrane 14 est de son côté relié de manière étanche au fluide au cylindre 12 par son bord radial extérieur. La pompe à piston 10 comporte une autre pièce de transformation 18 en forme de gobelet. L'extrémité du piston de transfert 16 tournée vers l'extérieur est repoussée dans le cylindre 12 par un excentrique rotatif non représenté. Le cylindre 12 a une forme étagée comprenant un premier segment 19 cylindrique de section circulaire de grand rayon et un second segment 20 cylindrique de section circulaire avec un plus petit rayon. La pièce de transformation 18 également étagée, comprend un segment 21 cylindrique de section circulaire de grand rayon et un segment 22 cylindrique de section circulaire avec un plus petit rayon. 15 Le segment 21 a une forme cylindrique qui correspond pratiquement à celle du segment 20 en étant engagé ou pressé sur le segment 20. Le segment 20 comporte trois enfoncements 23 répartis régulièrement à la périphérie du segment 20 et créant chacun, dans la direction axiale du segment 20 ou de la pompe à piston 10, un canal ou 20 intervalle 24 entre le cylindre 12 et la pièce de transformation 18. Les intervalles 24 permettent au liquide de frein d'arriver dans le cylindre 12. L'opération de pompage ou de refoulement de la pompe à piston 10 est déclenchée par l'excitation externe du piston de transfert 25 16. L'excitation est assurée de préférence par l'excentrique qui agit sur le piston de transfert 16 de façon à commander le mouvement de va-et-vient de celui-ci dans la direction axiale du cylindre 12. La figure 2 montre également un ressort de rappel 26, une chambre de refoulement 28, un élément d'étanchéité 30, un orifice 30 d'entrée 32, un élément d'étanchéité 34, un ressort d'étanchéité 36, un orifice de sortie 38, un orifice de transfert 40 ainsi qu'une conduite 42. L'orifice d'entrée 32 et l'élément d'étanchéité 30 forment en combinaison une soupape d'entrée 44. L'orifice de sortie 38 et le second élément d'étanchéité 34 forment en combinaison, une soupape de 35 sortie 46. 8 La pièce de transformation 18 comporte une partie en saillie 48 appliquée sur le cylindre 12 par le côté frontal sur le segment de transfert 20, constituant ainsi un point étanche 50. La figure 2 montre en outre l'un des trois intervalles 24 entre le segment 20 du cylindre 12 et le segment 21 de la pièce de transformation 18 ; cet intervalle 24 constitue l'une des conduites 42. Le liquide de frein peut arriver de l'extérieur par ces conduites 42 dans les soupapes d'entrée 44. De façon adaptée aux trois intervalles 24, la surface frontale du cylindre 12 en forme de gobelet comporte les trois io orifices d'entrée 32. Le liquide de frein arrive ainsi de l'extérieur en passant d'abord l'élément d'étanchéité 30. L'élément d'étanchéité 30 est une rondelle annulaire couvrant tous les trois orifices d'entrée 32 et qui permet ainsi de les fermer. L'élément d'étanchéité 30 est poussé par le ressort de rappel 26 contre la face frontale du cylindre 12 et y est main- 15 tenu de cette manière. La figure 2 montre également le joint à membrane 14 couplé au piston de transfert 16 qui apparaît particulièrement bien dans cette vue en coupe. A côté du joint à membrane 14, il y a un ressort de rappel de piston 49 en spirale, s'étendant pratiquement dans la 20 direction radiale. Le ressort de rappel de piston 49 et le ressort de rappel 26 qui sollicitent comme décrit l'élément d'étanchéité 30, assurent la précontrainte du piston de transfert 16 dans le sens de sortie du cylindre 12. Le ressort de rappel 26 s'applique par une extrémité 25 contre le piston de transfert 16 et par l'autre extrémité contre l'élément d'étanchéité 30. Ainsi, la force du ressort s'exerce sur le piston de transfert 16 et le cas échéant sur le joint glissant 17 ainsi que sur l'élément d'étanchéité 30. Pour aspirer le liquide de frein dans la pompe à piston 30 10, le piston de transfert 14 crée une aspiration sur l'élément d'étanchéité 30 qui libère les orifices d'entrée 32 pour que le liquide de frein puisse pénétrer dans la chambre de transfert ou refoulement 28. Le mouvement du piston de transfert 14 pour cette aspiration, est créé par le ressort de rappel 49 du piston ainsi que le ressort de rappel 26 qui 9 repoussent le piston de transfert 14 hors du cylindre 12 lorsque l'excentrique recule. Le piston de transfert 16 est de nouveau enfoncé par l'excentrique avec le joint glissant 17 qu'il porte, axialement en direction de l'orifice de sortie 38 de la pompe à piston 10. Il s'établit ainsi une pression dans la chambre de refoulement ou de transfert 28. Cette pression ferme la soupape d'entrée 44 en pressant le premier élément d'étanchéité 30 fonctionnant comme une soupape à charnière contre la face frontale du cylindre 12 et les orifices d'entrée 32 qui s'y trouvent. La io chambre de refoulement 28 est ainsi fermée de manière étanche vis-à-vis de l'extérieur par le joint glissant 17 qui constitue un joint haute pression et en outre par le joint à membrane 14 qui constitue un joint pour les fuites. La pression pousse le fluide de la chambre de refoule-ment 28 à travers l'orifice de sortie 38 en direction de l'élément d'étan- ts chéité 34. L'élément d'étanchéité 34 se soulève alors du siège de soupape de l'orifice de sortie 38 et le liquide de frein passe sur l'élément d'étanchéité 34 et sort par l'orifice de sortie 40. L'élément d'étanchéité 34 est précontraint contre l'orifice de sortie 38 par le ressort d'étanchéité 36 pour constituer ainsi un siège de soupape. 20 Les orifices d'entrée 32 et l'orifice de sortie 38 sont séparés à l'extérieur du cylindre 12 par le point d'étanchéité 50. Après avoir traversé l'orifice de sortie 38, le liquide de frein ne peut revenir dans les conduites 42 ni dans la chambre de refoulement 28. La figure 3 montre séparément les enfoncements 23 qui, 25 en combinaison avec la pièce de transformation 18 qui les couvre, for-ment les conduites 42. Cette figure montre également les orifices d'entrée 32 (lumières) et l'orifice de sortie 38 dans la face frontale de la chambre de refoulement 28. La figure 4 montre la partie en saillie 48 servant à réali- 30 ser l'étanchéité de la zone d'entrée de la pompe à piston 10 par rapport à sa zone de sortie. La partie en saillie 48 est un prolongement ou embout de forme pratiquement circulaire. Cette partie en saillie 48 s'applique contre une surface circulaire entre les orifices d'entrée 32 et l'orifice de sortie 38 sur la face frontale du cylindre 12. On réalise ainsi i0 le point ou région d'étanchéité 50 déjà évoquée, réalisant ainsi l'étanchéité entre l'arrivée de fluide et la sortie de fluide. La figure 5 est une coupe longitudinale du second exemple de réalisation de la pompe selon l'invention qui ne comporte pas de joint à membrane 14, mais seulement le joint glissant 17. La figure 6 montre un exemple de réalisation d'une pompe à piston 10 sans ressort de rappel 26. Cette solution est possible car le ressort de rappel de piston 49 en spirale génère une force de rappel suffisante dans la direction axiale pour faire sortir le piston de io transfert 16 du cylindre 12 et aspirer ainsi le liquide de frein dans la chambre de refoulement 28. La figure 7 montre un ressort conique 51 appliqué contre la face frontale de l'élément d'étanchéité 30 pour le repousser contre les orifices d'entrée 32. Le ressort conique 51 améliore ainsi le comporte- 15 ment de l'élément d'étanchéité 30, notamment cas il n'y a pas dans ce mode de réalisation, de ressort de rappel 26 qui assure cette précontrainte de l'élément d'étanchéité 30 contre les orifices d'entrée 32. 20 Il NOMENCLATURE 10 pompe à piston 12 cylindre en forme de gobelet 14 joint à membrane 16 piston de transfert 17 joint glissant 18 pièce de transformation en forme de gobelet 19, 21 segment cylindrique de section circulaire de grand diamètre io 20, 22 segment cylindrique de section circulaire de petit diamètre 23 enfoncement 24 intervalle/canal 26 ressort de rappel 28 chambre de transfert/chambre de refoulement 15 30 élément d'étanchéité 32 orifice d'entrée/lumière d'entrée 34 second élément d'étanchéité 36 ressort d'étanchéité 38 orifice de sortie 20 40 orifice de transfert/orifice de refoulement 42 conduite 44 soupape d'entrée 46 soupape de sortie 48 partie en saillie 25 49 ressort de rappel en spirale 50 point d'étanchéité/région d'étanchéité 51 ressort conique 30 REVENDICATIONS1°) Pompe à piston (10), notamment pour un système de freins de véhicule comportant un piston de transfert (16) pour transférer du liquide ainsi qu'un ressort de rappel de piston (49), - le ressort de rappel de piston (49) étant un ressort en spirale. 2°) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston de transfert (16) est guidé dans un cylindre (12) et son étan- chéité par rapport au cylindre (12), est réalisée par un joint glissant (17) de forme annulaire. 3°) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston de transfert (16) est guidé dans un cylindre (12) et est rendu étanche par rapport au cylindre (12), par un joint à membrane (14). 4°) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par une entrée de liquide pour le piston de transfert (16) et une sortie de liquide pour le piston de transfert (16), l'entrée et/ou la sortie sont réalisées dans une pièce de transformation (18) qui a notamment pratiquement le forme d'un gobelet. 5°) Pompe à piston selon la revendication 4, caractérisée en ce que la pièce de transformation (18) a un segment d'entrée et un segment de sortie séparés de manière étanche par un segment d'étanchéité. 6°) Pompe à piston selon la revendication 4, caractérisée en ce que le cylindre (12) guidant le piston de transfert (16), est entouré par la pièce de transformation (18). 15 13 7°) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par un cylindre (12) guidant le piston de transfert (16) qui est constitué par une pièce de transformation, notamment en forme de gobelet étagé. 8°) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comporte un cylindre (12) guidant le piston de transfert (16), une soupape d'entrée (44) et une soupape de sortie (46), ces deux soupapes 10 étant prévues à l'extrémité frontale du cylindre (12). 9°) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par une soupape d'entrée (44) en forme de soupape à charnière. 10°) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape de sortie (46) est une soupape à siège. 20