FR2871198A1 - Pompe a piston sans fuite notamment pour un liquide hydraulique dans un circuit tel qu'un circuit de frein - Google Patents

Abstract

Pompe à piston pour refouler du liquide hydraulique comprenant un piston (4) à mouvement alternatif, une soupape d'entrée (6), une soupape de sortie (7), une chambre de piston (9) entre la soupape d'entrée (6) et la soupape de sortie (7) ainsi qu'un élément élastique (5) comportant une zone d'étanchéité (5a) et une zone de déformation (5b).L'élément élastique (5) forme au niveau de sa zone d'étanchéité (5a) une étanchéité entre le piston (4) et la chambre de piston (9), et la zone de déformation (5b) est déformable par le piston (4) pour développer une pression dans la chambre de piston (9).

Description

Domaine de l'invention

La présente invention concerne une pompe à piston notamment pour une installation de frein ou un système de stabilisation de véhicule pour refouler du liquide hydraulique comprenant un piston à mouvement alternatif, une soupape d'entrée, une soupape de sortie, une chambre de piston entre la soupape d'entrée et la soupape de sortie ainsi qu'un élément élastique comportant une zone d'étanchéité et une zone de déformation.

L'invention concerne également un circuit de frein ou système de frein équipé d'une telle pompe.

Etat de la technique On connaît différentes réalisations de pompes à piston selon l'état de la technique. Comme pompes à piston d'installations ou de systèmes de frein de véhicule on utilise fréquemment des pompes à pis- tons radiaux ayant au moins un piston entraîné selon un mouvement de va- et-vient par un excentrique. De telles pompes à piston sont utilisées fréquemment aussi pour les systèmes de stabilisation électroniques (systèmes ESP) ou les installations ou systèmes de frein électrohydrauliques (systèmes EHB). Dans de telles pompes on réalise l'étanchéité du côté haute pression par une lèvre d'étanchéité en matière plastique. Du côté basse pression, le piston est rendu étanche par un joint basse pression installé au voisinage d'une bague de guidage. Du fait de son mouvement de translation, le piston glisse sur le joint basse pression. Cela se traduit pendant la durée de fonctionnement de la pompe à piston par l'usure de la bague d'étanchéité et de la bague de guidage et crée une fuite importante vers la chambre à excentrique. Cette fuite peut provoquer la défaillance de l'excentrique ou du moteur qu'il entraîne.

Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne une pompe à piston du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que l'élément élastique forme au ni-veau de sa zone d'étanchéité une étanchéité entre le piston et la chambre de piston, et la zone de déformation est déformable par le piston pour développer une pression dans la chambre de piston.

La pompe à piston selon l'invention a l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique d'éviter pratiquement toute fuite en cours de fonc- tionnement pendant toute la durée de vie de la pompe à piston. La pompe à piston selon l'invention est remarquable en outre par le faible nombre de ses composants, ce qui se traduit par un coût de fabrication particulièrement économique. Ce résultat s'obtient grâce à l'invention, comme indiqué ci-dessus, utilisant à la place d'un joint haute pression et d'un joint basse pression, uniquement un élément élastiquement incompressible avec une zone d'étanchéité et une zone déformable ou zone de déformation.

L'élément élastique réalise l'étanchéité entre le piston et sa chambre; le piston actionne la zone de déformation de l'élément élastique pour établir la pression nécessaire dans la chambre de piston. L'élément élastique reprend ainsi d'une part la fonction d'étanchéité et d'autre part celle de la montée en pression pour mettre le liquide hydraulique de la chambre de piston en pression par déformation de l'élément élastique. Après l'établissement de la pression dans la chambre de piston, l'élément élastique peut de lui-même reprendre sa position initiale grâce à son élasticité propre.

L'élément élastique a de préférence pratiquement une forme de chapeau. Cela signifie que la zone de déformation de l'élément élastique est un cylindre creux fermé d'un côté et la zone d'étanchéité de l'élément élastique est réalisée sous la forme d'un bord périphérique en saillie par rapport au cylindre creux. Cela permet d'une part de garantir la fonction d'étanchéité grâce au bord périphérique en saillie et d'autre part, grâce au cylindre creux, on dispose d'une zone de déformation ou zone déformable suffisante pour mettre sous pression le liquide hydraulique de la chambre de piston.

Pour permettre un rappel simple et garanti de la zone de déformation, déformable de l'élément élastique après une course de pis- ton, on prévoit de préférence un élément de ressort. D'une manière particulièrement avantageuse cet élément de ressort est logé dans le cylindre creux et exerce une force sur la zone de fond du cylindre creux.

Pour une fabrication particulièrement économique, l'élément élastique est de préférence en caoutchouc ou une matière caout- chouteuse ou une matière plastique élastique. L'élément élastique est notamment fixé au piston par collage. Cela garantit le bon fonctionnement.

Pour améliorer encore le glissement de la zone déformable de l'élément élastique sur le cylindre de la pompe à piston, la périphérie extérieure de la zone déformable est de préférence garnie d'un agent lubri- fiant. L'agent lubrifiant peut être par exemple un agent lubrifiant à base d'huile ou un agent lubrifiant solide.

Pour avoir une étanchéité particulièrement garantie on a réalisé de préférence un ajustage pressé entre la zone d'étanchéité de l'élément élastique et la zone de cylindre de la pompe à piston. Comme la zone d'étanchéité de l'élément élastique reste fixe pendant la course du piston, l'ajustage pressé améliore d'autant l'étanchéité.

Pour réduire encore plus l'usure du piston ou de la zone déformable de l'élément élastique, la zone de cylindre de la pompe à piston comporte de préférence une chemise. Ainsi, le piston ou la zone déformable glisse sur la chemise ce qui donne une meilleure protection contre l'usure.

De manière préférentielle, la pompe à piston selon l'invention contient un agent lubrifiant liquide dans une chambre à agent lubrifiant de l'élément élastique pour garantir le graissage de la zone déformable de l'élément élastique. En d'autres termes, un agent lubrifiant liquide est prévu dans un volume distinct de l'élément élastique. Le volume distinct est de préférence un volume intermédiaire entre l'élément élastique et la zone de cylindre ou une chemise logée dans le cylindre. En outre, le piston comporte un joint d'étanchéité supplémentaire pour éviter que l'agent lubrifiant liquide n'arrive dans la chambre de l'excentrique.

On utilise de préférence comme agent lubrifiant une huile de silicone. L'huile de silicone a un très bon effet lubrifiant et possède en outre la propriété d'une viscosité qui varie peu en fonction de la température. Ainsi, quelles que soient les situations de fonctionnement de la pompe à piston on garantit une lubrification suffisante. L'utilisation de l'agent lubrifiant liquide dans la chambre à lubrifiant distincte permet d'améliorer d'autant la durée de vie de l'élément élastique selon l'invention.

La pompe à piston selon l'invention est utilisée d'une manière particulièrement préférentielle dans des installations ou systèmes de frein de véhicules par exemple pour commander la pression dans les cylindres de frein de roue. L'invention s'applique plus particulièrement à des pistons de pompes utilisés dans des systèmes de commande ou de régulation électroniques d'installations ou de systèmes de frein comme par exemple les systèmes ESP, EHB, ASR.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 35 détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un premier exemple de réalisation d'une pompe à piston selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un second exemple de réalisation d'une pompe à piston selon l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un troisième exemple de réalisation d'une pompe à piston selon l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe schématique d'un quatrième exemple de réalisation d'une pompe à piston selon l'invention.

Description de modes de réalisation de l'invention

En référence à la figure 1 on décrira ci-après une pompe à piston 1 correspondant à un premier exemple de réalisation de l'invention.

Selon la figure 1, la pompe à piston 1 se compose d'un boîtier 2 muni d'un perçage ou alésage de cylindre 2a recevant un piston 4 mobile suivant un mouvement alternatif. Le piston 4 est entraîné par un excentrique 3 lui-même entraîné d'une manière connue à l'aide d'un moteur non représenté. La figure 1 montre ainsi un élément de pompe de la pompe à piston 1; d'autres éléments de pompe sont répartis le long de la périphérie de l'excentrique, chaque fois de manière équidistante.

Selon la figure 1, la pompe à piston 4 comporte une sou-pape d'entrée 6 et une soupape de sortie 7. Les deux soupapes 6, 7 sont prévues dans une pièce intermédiaire 8 qui comporte chaque fois les siè- ges d'étanchéité de la soupape d'entrée 6 et de la soupape de sortie 7. La pièce intermédiaire 8 a la fonction d'une cage de soupape; elle est fermée de manière étanche au liquide par une bille d'obturation 10.

Dans la zone comprise entre la soupape d'entrée 6 et la soupape de sortie 7 on a une chambre de piston 9. Un ressort de rappel 12 est prévu pour fermer la soupape d'entrée 6; de même un ressort de rappel 13 est destiné à fermer la soupape de sortie 7. La référence 14 à la figure 1 désigne une conduite d'aspiration et la référence 15 désigne une conduite de pression en aval de la soupape d'entrée. Comme le montre en outre la figure 1, l'alésage de cylindre 2a est à plusieurs étages et cet alé- sage est fermé de manière étanche au liquide par un élément de fermeture ou d'obturation 16. Le ressort de rappel 13 est logé dans un perçage de l'élément d'obturation ou de fermeture 16.

Comme le montre en outre la figure 1, la soupape d'entrée 6 fait un angle de 90 par rapport à la direction de sortie au niveau de la soupape de sortie 7. Cela permet une construction particulièrement compacte dans la direction axiale de l'élément de pompe.

La pompe à piston selon l'invention comporte également un élément élastique 5 fixé ou appliqué contre le piston 4. Dans cet exemple de réalisation, l'élément élastique 5 est collé contre la face frontale du piston 4. L'élément élastique 5 présente globalement la forme d'un chapeau comprenant une zone d'étanchéité 5a et une zone déformable 5b. Du côté de l'élément élastique, à l'opposé du piston 4, il y a une ouverture 5c de forme cylindre permettant de réaliser la zone déformable 5b comme un cylindre creux fermé d'un côté. L'orifice ou logement 5c de forme cylindrique reçoit un ressort de rappel et une plaque de rigidification. La plaque de rigidification 17 s'applique contre le fond inférieur de l'ouverture de forme cylindrique 5c.

Comme le montre en outre la figure 1, la zone d'étanchéité 5a de l'élément élastique est prévue sur un épaulement 2b du perçage cylindrique 2a par un ajustage pressé. On réalise ainsi une excellente étanchéité. En variante, on peut utiliser un joint axial comme pour les joints de brides. Comme la zone d'étanchéité 5b est pressée contre l'épaulement 2b du boîtier, on réalise ainsi une étanchéité statique entre la chambre de piston 9 et la chambre à excentrique. Cette étanchéité est particulièrement résistante. L'élément élastique 5 est en caoutchouc et sert de piston 4 pour un galet à aiguille du commerce.

Le fonctionnement de la pompe à piston 1 décrite ci-dessus sera donné ciaprès. Lorsque l'excentrique se déplace de son point mort bas à son point mort haut, le piston 4 se déplace en direction de l'élément de fermeture 16 dans le perçage de cylindre 2a. Ce mouvement du piston 4 produit une déformation de la zone déformable 5b de l'élément élastique car la zone déformable 5b est comprimée dans la direction axiale.

Comme l'élément élastique 5 est fabriqué en une matière incompressible, le volume de l'élément élastique 5 reste pratiquement constant. Comme la zone d'étanchéité 5a est reliée solidairement à l'alésage de cylindre 2a, la zone déformable 5b est poussée vers l'intérieur de l'orifice cylindrique 5c et cet orifice se remplit alors en partie. Le ressort de rappel 7 se déforme à ce moment. Pendant cette opération, la pression augmente dans la chambre de piston 9 jusqu'à ce que la soupape d'échappement s'ouvre contre la force développée par le ressort de rappel. Le liquide hydraulique en pression est débité de la chambre de pression 9 dans la conduite de pression 13.

Une fois que l'excentrique 3 a dépassé son point mort haut, le ressort de rappel 11 exerce une force de rappel sur le piston pour le remettre dans sa position de départ et la zone de déformation 5b, déformée de l'élément élastique 5 reprend sa position de départ. Comme pendant toute la course de ce piston 4, la zone d'étanchéité 5a de l'élément élastique 5 n'a pas été déplacée et qu'elle garantit l'étanchéité contre l'alésage du cylindre, il n'y aura pas de fuite au niveau de l'élément élastique 4. Cela permet d'avoir une pompe à piston pratiquement sans fuite car il n'y a pas de liaison avec la chambre de l'excentrique 3. Pour diminuer la résistance par frottement entre l'élément élastique, plus précisément la zone déformable 5b et l'alésage de cylindre 2a, la périphérie extérieure de la zone déformable 5b est munie d'un agent lubrifiant pour que le mouvement de glissement de la zone déformable 5b sur l'alésage de cylindre 2a se fasse pratiquement sans frottement. Le graissage peut être un graissage à vie car il n'y a aucune fuite de liquide hydraulique et par suite de graissage vers l'extérieur de la zone déformable 5b.

L'aspiration de liquide hydraulique de la conduite d'aspiration 14 se fait pendant le rappel de l'élément élastique dans sa po- sition de sortie représentée à la figure 1; pour cela la bille de la soupape d'entrée 6 se déplace contre la force exercée par le ressort de rappel 12 en direction de la bille de fermeture 10 sous l'effet de la dépression qui règne dans la chambre de piston 9; le liquide hydraulique peut alors s'échapper de la conduite d'aspiration 14 et passer dans le volume de pompe 9. Lors- que l'élément élastique 5 a repris sa position initiale et que l'équilibre des pressions est établi entre la chambre de piston 9 et la pression dans la conduite d'aspiration 14, la soupape d'entrée sera de nouveau fermée par le ressort de rappel 12.

En référence à la figure 2 on décrira ci-après une pompe à piston correspondant à un second mode de réalisation de l'invention. Pour cette description on utilisera les mêmes références qu'au premier exemple de réalisation pour les éléments identiques ou fonctionnellement analogues.

A la différence du premier exemple de réalisation, dans ce second exemple de réalisation, on a en outre une chemise de protection contre l'usure 18 dans le perçage cylindrique 2a. Le manchon 18 est en- gagé de force dans le perçage de cylindre 2a et dans l'épaulement 2b.

Comme dans le premier exemple de réalisation, la chemise 18 reçoit l'élément élastique 5 pressé au niveau de la zone d'étanchéité 5a pour avoir une étanchéité statique entre l'élément élastique et le manchon 18.

Comme cela est prévu dans le premier exemple de réalisation, à la périphérie de l'élément élastique 5, on a un agent lubrifiant pour réduire le frottement entre l'élément élastique 5 et la périphérie intérieure du manchon 18. Pour le reste, cet exemple de réalisation correspond au premier exemple de réalisation et la description faite ci-dessus suffit en ellemême.

La figure 3 montre une pompe à piston 1 correspondant à un troisième mode de réalisation de l'invention. Là encore, les éléments fonctionnels identiques ou analogues portent les mêmes références que dans le premier mode de réalisation.

A la différence des exemples de réalisation précédents, le troisième mode de réalisation comporte en outre une chambre 19 pour l'agent lubrifiant qui contient un lubrifiant liquide tel que par exemple de l'huile de silicone. Selon la figure 3, la chambre d'agent lubrifiant 19 est un tube de forme cylindrique installé entre le perçage cylindrique 2a du boîtier 2 et la cavité extérieure de la zone déformable 5b de l'élément élastique 5. L'huile de silicone fortement visqueuse présente ainsi un bon effet de lubrification et en outre cette huile possède la propriété que sa viscosité ne varie que très peu en fonction de la température de fonctionnement. C'est pourquoi l'huile de silicone convient plus particulièrement comme liquide pour la chambre de lubrifiant 19.

Comme entre la chambre d'agent lubrifiant 19 et la chambre à excentrique il n'y a pratiquement pas de réduction de pression, le risque d'une fuite de la chambre d'agent lubrifiant 19 vers la chambre à excentrique est très faible. Pour néanmoins exclure complètement toute fuite, on munit le piston 4 d'un joint annulaire 20 supplémentaire qui peut également être graissé par l'agent lubrifiant venant dans la chambre d'agent lubrifiant 19. Ainsi, dans cet exemple de réalisation, il n'y aura pas de friction de corps solide entre l'élément élastique 5 et le boîtier 2 mais uniquement un frottement par liquide, ce qui réduit au minimum les pertes par frottement. La durée de vie de l'élément élastique est améliorée d'autant. Pour le reste, cet exemple de réalisation correspond aux exemples de réalisation précédents et ne nécessite pour cela pas de description détaillée.

Ci-après, en référence à la figure 4, on décrira une pompe à piston 1 correspondant à un quatrième exemple de réalisation de l'invention. Pour cette description on utilisera les mêmes références pour les mêmes pièces ou les pièces analogues à ceux des exemples de réalisa- tion précédents.

Le quatrième exemple correspond pour l'essentiel au troisième exemple et présente également une chambre d'agent lubrifiant 19 ainsi qu'un joint d'étanchéité supplémentaire 20 sur le piston 4. A la diffé- rence du troisième exemple de réalisation, dans ce quatrième exemple de réalisation on a toutefois prévu en outre une chemise 18 pour réduire encore plus le frottement entre le piston 4 et le cylindre.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1 ) Pompe à piston notamment pour une installation de frein ou un système de stabilisation de véhicule pour refouler du liquide hydraulique comprenant un piston (4) à mouvement alternatif, une soupape d'entrée (6), une soupape de sortie (7), une chambre de piston (9) entre la soupape d'entrée (6) et la soupape de sortie (7) ainsi qu'un élément élastique (5) comportant une zone d'étanchéité (5a) et une zone de déformation (5b), caractérisée en ce que l'élément élastique (5) forme au niveau de sa zone d'étanchéité (5a) une 10 étanchéité entre le piston (4) et la chambre de piston (9), et la zone de déformation (5b) est déformable par le piston (4) pour développer une pression dans la chambre de piston (9).

2 ) Pompe à piston selon la revendication 1, 15 caractérisée en ce que l'élément élastique (5) a essentiellement une forme de chapeau.

3 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par un élément de ressort (11) pour rappeler en position de sortie la zone déformable (5b) de l'élément élastique (5).

4 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément élastique (5) est en caoutchouc ou en une matière caoutchouteuse ou en une matière plastique élastique.

5 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément élastique (5) est fixé au piston notamment par collage.

6 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que la périphérie de la zone de déformation (5b) de l'élément élastique (5) est 35 munie d'un agent lubrifiant.

7 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par i0 un ajustage pressé entre la zone d'étanchéité (5a) de l'élément élastique (5) et une zone cylindrique (2b) de la pompe à piston.

8 ) Pompe à piston selon la revendication 1, 5 caractérisée par un manchon (18) muni de l'élément élastique (5) et/ou du piston (4).

9 ) Pompe à piston selon la revendication 1, caractérisée par un lubrifiant liquide prévu au niveau de l'élément élastique (5) dans une chambre annulaire d'agent lubrifiant (19) pour garantir la lubrification de la zone déformable (5b) de l'élément élastique.

10 ) Pompe à piston selon la revendication 9, 15 caractérisée en ce que l'agent lubrifiant liquide est une huile de silicone.