Brevet FR3001022A1 — publié le 20140718

Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un module de soupape destiné à être monté dans un dispositif de soupape et comportant un organe d'obturation de soupape pour s'appliquer contre un siège de soupape ou se soulever par rapport à celui-ci, un élément de rappel pour rappeler l'organe d'obturation de soupape contre le siège de soupape ainsi qu'un couvercle de soupape pour fermer le boîtier de soupape correspondant. L'invention a également pour objet l'application d'un tel module de soupape à un élément de pompe. Etat de la technique Les modules de soupape du type défini ci-dessus sont utilisés dans les éléments de pompe qui transfèrent du fluide. En particulier, de tels éléments de pompe sont utilisés dans les unités hydrau- ligues d'installation de freinage de véhicule telles que par exemple des installations impliquant les systèmes ABS et ESP, pour fournir une pression de freinage régulée par le liquide de frein constituant le fluide. L'unique élément de pompe comprend un cylindre de pompe et un piston de pompe coulissant axialement dans celui-ci. Lorsque le piston de pompe se déploie par rapport au cylindre de pompe, il crée ainsi une dépression ou aspiration qui aspire du liquide par la soupape d'entrée dans le cylindre de pompe. Le liquide aspiré est ensuite refoulé lorsque le piston de pompe rentre dans le cylindre, sous pression à travers la soupape de sortie hors du cylindre de pompe pour assurer un travail. Les soupapes usuelles c'est-à-dire les soupapes d'entrée et les soupapes de sortie comportent un organe d'obturation de soupape poussé par un élément de rappel contre le siège de soupape. L'élément de rappel et l'organe d'obturation de soupape sont des composants distincts installés coaxialement dans un boîtier servant de couvercle de soupape. Le boîtier formant couvercle de soupape entoure à la fois l'organe d'obturation de soupape et l'élément de rappel. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un module de soupape pour être installé sur un dispositif de soupape comportant un organe d'obturation de soupape pour être appliqué ou se soulever d'un siège de soupape, un élément de rappel pour rappeler l'organe d'obturation de soupape contre le siège de soupape et un couvercle de soupape pour fermer le boîtier de soupape, module caractérisé en ce que le couvercle de soupape module, l'élément de rappel et l'organe d'obturation de sou- pape étant reliés de manière imperdable. Une ouverture de soupape est réalisée dans le siège de soupape du dispositif de soupape et cette ouverture est fermée ou ouverte sélectivement par l'organe d'obturation de soupape. Dans le cas de la soupape de sortie, le fluide arrive sous pression contre l'organe d'obturation de soupape, le soulève et passe par l'orifice de soupape en sortant du cylindre de pompe. Sous l'effet de l'aspiration, l'organe d'obturation de soupape est soulevé du siège de soupape et le fluide peut être aspiré à travers l'orifice de la soupape d'entrée dans le cylindre de pompe. Si l'action de la pression ou l'effet d'aspiration dimi- nue, l'élément de rappel repousse l'organe d'obturation de soupape contre le siège de soupape jusqu'à ce que cet organe d'obturation soit de nouveau appliqué de manière étanche contre le siège de soupape et ferme ainsi la soupape. Le module de soupape selon l'invention permet de relier de manière imperdable l'organe d'obturation de soupape à l'élément de rappel et le couvercle de soupape ou couvercle de fermeture. On réalise ainsi un module de soupape dont les composants sont assemblés pour être ainsi reliés solidairement, c'est-à-dire de manière non amovible. Le module de soupape comme composant complet se manipule de manière imperdable et peut être pré-assemblé en atelier. De plus, au montage final, il suffit d'une seule étape de montage pour installer le module de soupape selon l'invention sur le dispositif de soupape. Le module de soupape selon l'invention s'installe et se monte facilement au montage du couvercle de soupape. En fixant le couvercle de soupape au boîtier de soupape on définit en même temps la position du module de soupape et ainsi l'organe d'obturation de soupape sera positionné par rapport au siège de soupape. L'élément de rappel est interposé et précontraint élastiquement. On réalise ainsi un module de soupape qui s'utilise en tant que tel dans une soupape dont il constitue une partie. La position du couvercle de soupape est fixée d'une manière univoque par l'organe d'obturation de soupape qui est reliée car cet organe doit couvrir l'ouverture de soupape. Ainsi, le module de soupape se monte d'une manière particulièrement simple et sans risque d'erreur de montage sur le dispositif de soupape. De façon avantageuse, dans le module de soupape selon l'invention, le couvercle de soupape est relié de manière imperdable à l'élément de rappel qui est lui-même relié de manière imperdable à l'organe d'obturation de soupape. Le couplage se fait notamment successivement dans l'ordre indiqué ci-dessus. Ce couplage permet alors à la force de poussée ou d'aspiration exercée par le fluide et qui soulève l'organe d'obturation de soupape, de s'appliquer d'abord à cet organe d'obturation puis à l'élément de rappel et ensuite au couvercle de soupape. Une telle transmission de force, continue, successive, sur les différents composants protège d'une manière particulière les composants ce qui se traduit par un module d'usure très réduit. De façon préférentielle, l'élément de rappel, le module de soupape et le dispositif de soupape sont coaxiaux. Cela permet aux efforts indiqués d'être transmis linéairement sans pertes par frottement qui seraient engendrées par des efforts transversaux. En outre, l'élément de rappel selon l'invention est avanta- geusement constitué par un ressort hélicoïdal notamment un ressort hélicoïdal cylindrique. Le ressort hélicoïdal a une extension longitudinale qui correspond à l'axe longitudinal du module de soupape. Suivant son axe de ressort, le ressort hélicoïdal peut se déformer particulière- ment fortement. Ainsi, l'organe d'obturation de soupape sera soulevé loin du siège de soupape sous l'effet d'une pression ou d'une aspiration particulièrement importante du fluide. Une quantité de fluide correspondant à la pression ou à l'aspiration du fluide pourra s'échapper par unité de temps ou entrer par unité de temps ce qui garantit un débit élevé. De façon particulièrement avantageuse, l'élément de rappel selon l'invention a une forme de spirale considérée dans la direction de l'axe longitudinal du dispositif de soupape. Cela correspond à un élément de rappel particulièrement peu encombrant suivant l'extension longitudinale du module de soupape. La forme en spirale à deux régions d'extrémité dont une extrémité de plus grand diamètre est une extrémité de diamètre plus petit. En particulier, l'élément de rappel est couplé avec son petit diamètre contre le couvercle de soupape et avec son grand diamètre contre l'organe d'obturation. L'organe d'obturation de soupape peut ainsi être entouré d'une manière particulièrement peu encombrante par le grand diamètre de l'élément de rappel. De façon préférentielle, on a une légère forme de spirale avec seulement une faible différence de diamètre entre les deux zones d'extrémité ce qui crée une spirale particulièrement stable. De façon préférentielle, l'élément de rappel est en ressort hélicoïdal en forme de spirale dont l'axe longitudinal selon l'axe longitudinal du dispositif de soupape et qui a une forme conique ou une forme de trompe-cône. Le ressort hélicoïdal en forme de spirale a des spires qui glissent les unes dans les autres en particulier lors de la compres- sion, ce qui permet d'utiliser de façon optimale le volume disponible. La combinaison de la forme de spirale a la forme de ressort hélicoïdale crée un élément de rappel combinant les avantages de ces deux formes. Cela signifie que l'élément de rappel selon l'invention peut se déformer d'une manière particulièrement importante tout en étant très peu encombrant. En outre, l'élément de rappel selon l'invention est avantageusement fixé à un bossage du couvercle de soupape notamment emmanché sur ce bossage. L'élément de rappel est fixé par l'une de ces extrémités sur le bossage du couvercle de soupape. Le bossage crée un marquage permettant un montage localisé de l'élément de rappel, ce qui simplifie globalement le module de soupape. En particulier, l'élément de rappel a une forme légèrement allongée, de préférence cylindrique ou légèrement conique et notamment une forme hélicoïdale. Ainsi réalisé, l'élément de rappel s'emmanche très simplement et de façon très solide sur le bossage d'extrémité selon l'invention et est ainsi fixé au couvercle de soupape. En variante, l'élément de rappel est pressé au bossage ou est pressé avec un poinçon de presse sur le bossage. De manière particulièrement avantageuse, le bossage se- lon l'invention a une forme cylindrique. Le bossage constitue ainsi une broche sur laquelle est fixé l'élément de rappel, par exemple l'élément de rappel est emmanché. Et pour cela, on l'élargit radialement pour qu'il entoure l'enveloppe extérieure du bossage. Cet élargissement radial génère des forces élastiques dirigées vers l'intérieur et qui tiennent l'élément de rappel de manière garantie contre le bossage ou la broche. De façon préférentielle, le bossage comporte des rainures d'accrochage recevant par enclipsage l'extrémité de l'élément de rappel et cela d'une manière particulièrement stable. De façon très préférentielle, le bossage est au centre du couvercle de soupape et notamment il est coaxial à l'axe longitudinal du dispositif de soupape. Le couvercle de soupape est de préférence symé- trique en rotation et d'une manière particulièrement préférentielle les autres composants du module de soupape à savoir l'élément de rappel et l'organe de fermeture. En liaison avec le bossage coaxial, on a ainsi un module symétrique en rotation avec un couvercle de soupape coaxial, un élément de rappel et un organe d'obturation de soupape qui en outre se positionnent coaxialement par rapport au dispositif de soupape. Globalement, on a ainsi un dispositif de soupape particulièrement peu encombrant et qui ne présente pas d'efforts transversaux gênants agissant sur les différents composants. De plus, le couvercle de soupape est de préférence en forme de disque, de sorte qu'il est très peu encombrant suivant son extension longitudinale. L'organe d'obturation de soupape selon l'invention est re- lié avantageusement par une liaison par la forme à l'élément de rappel. Par la liaison par la forme, les deux composants à savoir l'élément de rappel et l'organe d'obturation de soupape s'interpénètrent et notamment l'élément de rappel entoure l'organe d'obturation de soupape. Il en résulte une position très stable de l'organe d'obturation de soupape dans plusieurs directions. Précisément pendant que le fluide passe, la liaison entre l'élément de rappel et l'organe d'obturation de soupape est sous une forte influence de force dynamique à cause des forts mouvements d'écoulement du fluide à cet endroit. La liaison par la forme selon l'invention crée ainsi une liaison particulièrement stable répondant aux besoins. De manière particulière, la liaison par la forme selon l'invention est obtenue par surmoulage. Le surmoulage se fait par injection notamment par injection de matière plastique. Cette liaison par la forme est réalisée très simplement et en plus d'une manière particuliè- rement stable. L'élément de rappel selon l'invention est avantageusement relié au couvercle de soupape par une liaison par la force ; et notamment emmanché ou engagé sur le bossage du couvercle de soupape, ce qui crée une liaison solide et ne même temps simple et économique entre le couvercle de soupape et l'élément de rappel par une liaison par la force. En même temps, cette liaison par la force selon l'invention est bien adaptée aux conditions d'écoulement qui règne. A proximité du couvercle de soupape, l'influence dynamique des efforts sous l'effet des mouvements du fluide est inférieure aux efforts à proximité de l'organe d'obturation de soupape. L'invention correspondant à l'application d'un tel module de soupape dans un élément de pompe est notamment orientée vers un module hydraulique d'une installation de freinage de véhicule. Le module hydraulique est relié par le couvercle de soupape au boîtier de pompe de l'élément de pompe. Le seul couvercle de soupape permet de fixer les autres composants du module de soupape à savoir l'élément de rappel et l'organe d'obturation de soupape dans l'élément de pompe. Le montage des trois composants à combiner sur le boîtier de pompe est ainsi possible par une seule étape, notamment par matage, soudage aux ultrasons, vissage ou serrage. Globalement on a un élément de pompe économique, très simple et très peu encombrant. Un tel élément de pompe demande particulièrement peu de volume dans le module hydraulique par comparaison aux éléments de pompe connus munis d'un couvercle de boîtier de soupape. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de modules de soupape représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un élément de pompe avec un module de soupape selon l'état de la technique, - la figure 2 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un module de soupape selon l'invention, - la figure 3 est une coupe axiale de l'exemple de réalisation de la figure 2 installée dans un élément de pompe selon l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un détail d'un élément de pompe 10 connu d'un module hydraulique d'une installation de freinage de véhicule. Le détail montre surtout une soupape de sortie comme dispositif de soupape 12. Le dispositif de soupape 12 comprend un module de soupape 14 avec un boîtier de chapeau de soupape 16 en forme de manchon, un élément de rappel 18 et un organe d'obturation de soupape 20 en forme de bille constituant des composants séparés. L'élément de rappel 18 et l'organe d'obturation 20 sont installés coaxialement à l'axe longitudinal de l'élément de pompe 10 dans le boîtier de chapeau de soupape 16 en étant entourés par celui-ci. L'organe d'obturation de soupape 20 avec l'élément de rappel 18 qui est ici sous la forme d'un ressort hélicoïdal précontraint, est poussé contre un siège de soupape 22. Au centre du siège de soupape 22 il y a un orifice de soupape 24 que l'organe d'obturation de soupape 20 ferme ou ouvre sé- lectivement. Pour ouvrir l'orifice de soupape 24, et ainsi le dispositif de soupape 12, un piston de pompe 28 repousse le liquide d'un cylindre de pompe 26 contre l'organe d'obturation de soupape 20. Sous l'effet de la pression du fluide, l'organe d'obturation de soupape 20 s'ouvre et permet au fluide de passer. Lorsque la pression exercée par le fluide sur l'organe d'obturation de soupape 20 est inférieure à la pression exercée par l'élément de rappel 18, l'organe d'obturation de soupape 20 est de nouveau repoussé de façon étanche contre le siège de soupape 22. L'orifice de soupape 24 est alors de nouveau fermé. Les figures 2 et 3 montrent un module de soupape 30 se- lon l'invention qui est appliqué à un élément de pompe 10 avec un dispositif de soupape 12. Le dispositif de soupape 12 est dans l'exemple une soupape de sortie. Dans le détail, le module de soupape 30 selon l'invention comporte un couvercle de soupape 32 en forme de disque au centre duquel il y a un bossage cylindrique 34 ou une broche. Un res- sort hélicoïdal comme élément de rappel 36 est engagé sur ce bossage cylindrique 34. L'extrémité 38 du ressort hélicoïdal est en outre élargie radialement jusqu'à ce que l'extrémité 38 du ressort hélicoïdal entoure l'enveloppe extérieure du bossage 34. L'élargissement radial génère des forces de ressort radial agissant vers l'intérieur et qui tiennent l'élément de rappel 36 d'une manière particulièrement stable sur le bossage 34. Le ressort hélicoïdal est réalisé en acier à ressort. Dans son extension longitudinale, l'élément de rappel 36 est légèrement conique de sorte que l'extrémité 40 à l'opposé de l'extrémité 38 a un plus grand diamètre que l'extrémité 38. L'élément de rappel 36 est ainsi un ressort hélicoïdal légèrement en forme de spirale et dont les spires glissent les unes par rapport aux autres lors de la compression ce qui réduit au minimum l'encombrement dans la direction axiale. La zone d'extrémité 40 de l'élément de rappel 36 com- porte un organe d'obturation de soupape 42 surmoulé par injection pour réaliser ainsi une liaison par la forme. L'organe d'obturation de soupape 42 est un cylindre qui a une surface supérieure courbe, sous la forme d'une calotte pour le côté tourné en direction du siège de sou- pape 22. Cette surface courbe permet d'assurer une étanchéité particu- lièrement bonne de l'ouverture de soupape 24 au niveau du siège de soupape 22. En outre, selon des variantes non représentées, l'organe d'obturation de soupape 20 peut également avoir la forme d'une calotte, une demi-sphère ou d'une sphère. En variante, la liaison entre l'organe d'obturation de sou- pape 42 et l'élément de rappel 36 peut se réaliser par une liaison par la force notamment par enfichage ou par serrage. Selon l'invention, ainsi globalement le couvercle de sou- pape 32 est relié de manière imperdable à l'élément de rappel 36 et l'élément de rappel 36 est relié dans les mêmes conditions l'organe d'obturation de soupape 42. On réalise ainsi un module de soupape 30 qui peut être préfabriqué comme composant, de manière économique et avec peu de matière en grande série. En outre le module de soupape 30 se manipule comme module complet, imperdable. De plus, le module de soupape 30 selon l'invention s'installe au montage de l'élément de pompe 10 comme une étape sans risque d'erreur de montage. Le module de soupape 30 a un faible encombrement et il se visse d'une manière particulièrement peu encombrante dans l'élément de pompe 10. Pour cela, le couvercle de soupape 32 en forme de disque comporte un épaulement 44 complémentaire aux contours intérieurs 46 du boîtier de soupape 48 qui constitue en même temps le boîtier de pompe. Cet épaulement au gradin 44 permet de mater le couvercle de soupape 32 ou boîtier de soupape 48.10 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Elément de pompe 12 Dispositif de soupape 14 Module de soupape 16 Chapeau de soupape 18 Elément de rappel 20 Organe d'obturation 22 Siège de soupape 24 Orifice de soupape 30 Module de soupape 32 Couvercle de soupape 34 Bossage cylindrique 36 Elément de rappel 38 Extrémité du ressort 40 Autre extrémité du ressort 42 Organe d'obturation 44 Epaulement 46 Contour intérieur 25 REVENDICATIONS1°) Module de soupape (30) pour être installé sur un dispositif de soupape (12) comportant un organe d'obturation de soupape (42) pour être appliqué contre un siège de soupape (22), ou se soulever de celui-ci un élément de rappel (36) pour rappeler l'organe d'obturation de soupape (42) contre le siège de soupape (22) et un couvercle de soupape (32) pour fermer le boîtier de soupape (48), module caractérisé en ce que le couvercle de soupape (32), l'élément de rappel (36) et l'organe d'obturation de soupape (42) étant reliés de manière imperdable. 2°) Module de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle de soupape (32) est couplé de manière imperdable à l'élément de rappel (36) et l'élément de rappel (36) est couplé de manière imperdable à l'organe d'obturation de soupape (42). 3°) Module de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de rappel (36) est un ressort hélicoïdal. 4°) Module de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de rappel (36) est un ressort spiral. 5°) Module de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de rappel (36) est fixé à un bossage (34) du couvercle (32) en étant notamment emmanché sur celui-ci. 6°) Module de soupape selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bossage (34) est cylindrique. 30 357°) Module de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'obturation de soupape (42) est relié à l'élément de rappel (36) par une liaison par la forme. 8°) Module de soupape selon la revendication 7, caractérisé en ce que la liaison par la forme est réalisée par surmoulage. 9°) Module de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de rappel (36) est relié par une liaison par la forme ou le couvercle de soupape (32). 10°) Application d'un module de soupape (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 à un élément de pompe (10) notamment à un module hydraulique d'une installation de freinage de véhicule.