FR2802577A1 - Pompe a pistons multiples et a comportement vibratoire ameliore - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une pompe hydraulique essentiellement constituée d'un arbre moteur (1) et d'un ensemble de modules dont chacun comprend un cylindre (2a, 2b) et un piston (3a, 3b) animé par l'arbre moteur dans le cylindre, chaque module provoquant en fonctionnement une excitation vibratoire de la pompe, de fréquence fondamentale déterminée (Fa, Fb).L'invention prévoit d'introduire un décalage fréquentiel (DELTAFab) entre les fréquences fondamentales (Fa, Fb) des excitations vibratoires provoquées par différents modules de la pompe pour éviter, grâce à l'étalement spectral des excitations, une vibration de grande amplitude â une fréquence d'excitation commune (F).

Description

La présente invention concerne, de façon générale,
les pompes, et en particulier les pompes hydrauliques.
Plus précisément, l'invention concerne une pompe hydraulique comprenant: un arbre moteur; une pluralité de cylindres; une pluralité de pistons sélectivement animés d'un mouvement alternatif par l'arbre moteur et respectivement logés dans les cylindres pour délimiter une pluralité correspondante de chambres à volume variable dont chacune présente un volume maximal déterminé et comprend une entrée basse pression et une sortie haute pression; et une pluralité de canaux de refoulement reliant les sorties haute pression des chambres respectives à une sortie de refoulement de la pompe, chaque canal de refoulement présentant une section et une longueur déterminées et le mouvement de chaque piston provoquant une excitation vibratoire de la pompe,
de fréquence fondamentale déterminée.
Les pompes de ce type sont bien connues, notamment par le document de brevet FR 2 655 690, et font l'objet d'une utilisation très répandue, en particulier sur les véhicules à moteur pour alimenter les circuits hydrauliques assistés, tels que les systèmes de freinage ABS, les boîtes de vitesses automatiques, les directions
assistées ou les suspensions notamment hydropneumatiques.
Bien qu'il existe plusieurs sous-catégories de pompes de ce type, notamment représentées par les pompes à pistons radiaux et les pompes à pistons axiaux et plateau basculant, la conception de ces pompes se heurte toujours au problème qui consiste à réduire les bruits, et plus généralement les vibrations, qu'elles engendrent
en fonctionnement.
Dans ce contexte, l'invention vise à proposer une pompe qui, sans requérir de quelconques modifications de structure, présente un comportement vibratoire nettement
amélioré.
A cette fin, la pompe de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un premier moyen d'étalement spectral associé à une première paire de pistons et propre à introduire un décalage fréquentiel entre les fréquences fondamentales des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs des pistons de cette
première paire.
De préférence, cette pompe comprend autant de moyens d'étalement spectral que de paires de pistons voisins, et même éventuellement autant de moyens
d'étalement spectral que de paires de pistons.
Le décalage fréquentiel introduit entre les fréquences fondamentales des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs de deux pistons est avantageusement au moins égal à 1 % de la fréquence fondamentale de l'excitation vibratoire résultant du mouvement de l'un quelconque de ces pistons, au plus égal à 10 % de cette fréquence fondamentale, et par exemple de
l'ordre de 2 % de cette même fréquence fondamentale.
Le moyen d'étalement spectral associé à une paire de pistons peut comprendre une différence entre les volumes maximaux des chambres respectivement délimitées par les pistons de cette paire, et / ou une différence entre les sections respectives des canaux de refoulement reliant les chambres respectivement délimitées par les pistons de cette paire à la sortie de refoulement de la pompe, et / ou encore une différence entre les longueurs
respectives de ces canaux de refoulement.
Les avantages apportés par l'invention sont particulièrement sensibles lorsque chaque canal de refoulement est séparé de la sortie de refoulement de la
pompe par un clapet anti-retour.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention ressortiront clairement de la description qui
en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe d'une pompe appartenant à un type de pompe auquel l'invention est applicable; et - La figure 2 est une vue agrandie d'un détail de la figure 1. Comme le montre la figure 1, l'invention concerne une pompe qui comprend essentiellement un arbre moteur 1, des cylindres tels que 2a, 2b, des pistons tels que 3a, 3b définissant dans les cylindres des chambres telles que 4a, 4b, une sortie de refoulement 6 de la pompe, et des canaux de refoulement tels que 5a, 5b, reliant les
chambres à la sortie de refoulement 6.
Dans la mesure o, pour la compréhension de l'invention, le nombre de cylindres et de pistons peut être supposé quelconque, et notamment pair ou impair, pourvu qu'il soit au moins égal à deux, l'hypothèse sera faite que la pompe peut comprendre au moins un cylindre 2c, un piston 3c, une chambre 4c, et un canal de
refoulement 5c en plus de ceux qu'illustre la figure 1.
Les pistons 3a, 3b, 3c sont à volonté animés d'un mouvement alternatif par l'arbre moteur 1 à l'intérieur des cylindres 2a, 2b, 2c, par exemple au moyen d'un excentrique 11, de sorte que les chambres 4a, 4b, 4c ont un volume variable entre un volume minimal, aussi faible que possible, et un volume maximal noté Va, Vb, Vc pour
les chambres 4a, 4b, 4c.
Chaque chambre telle que 4a, 4b, 4c comprend une entrée basse pression telle que 40a, 40b, 40c, et une sortie haute pression telle que 41a, 41b, 41c, reliée à la sortie de refoulement 6 de la pompe par le canal de refoulement correspondant 5a, 5b, 5c, à l'extrémité duquel est installé un clapet anti-retour associé 7a, 7b, 7c interdisant une circulation de fluide depuis la sortie
6 de la pompe vers la chambre correspondante.
Chaque canal de refoulement tel que 5a, 5b, 5c présente une section Sa, Sb, Sc et une longueur La, Lb,
Lc déterminées.
En pratique, tout est fait en général de manière que les chambres présentent toutes un même volume maximal V, et que les canaux de refoulement présentent tous une même section transversale S et une même longueur L. Dans ces conditions, le mouvement de chaque piston 3a, 3b, 3c provoque une excitation vibratoire de la pompe, dont la fréquence fondamentale F est donnée par la relation: F = (X.S / 4K2.p.V.L) o X est le coefficient de compressibilité du fluide
pompé, et p la masse spécifique de ce fluide.
L'excitation totale exercée sur la pompe en un tour de l'arbre moteur 1, et représentée par la résultante des excitations exercées par le mouvement des différents pistons, peut ainsi atteindre, dans l'art antérieur, une amplitude considérable à la fréquence d'excitation commune F des différents modules unitaires de la pompe, c'est-à-dire des différents sous-systèmes dont chacun est composé d'un cylindre, d'un piston, d'une chambre
résultante et d'un canal de refoulement.
Pour résoudre ce problème, l'invention prévoit un certain étalement spectral des fréquences d'excitation des différents modules unitaires de la pompe, obtenu en introduisant, pour au moins deux modules différents, par exemple 2a, 3a, 4a, 5a d'une part et 2b, 3b, 4b, 5b d'autre part, un décalage fréquentiel AFab entre les fréquences fondamentales Fa, Fb des excitations vibratoires provoquées par ces deux modules, c'est-à-dire en faisant en sorte que ces fréquences Fa et Fb soient différentes. Compte tenu des paramètres qui déterminent la fréquence d'excitation, le décalage fréquentiel AFab entre les fréquences fondamentales Fa, Fb des excitations vibratoires provoquées par deux modules tels que 2a, 3a, 4a, 5a et 2b, 3b, 4b, 5b peut être obtenu en introduisant une différence soit dans les volumes maximaux Va et Vb respectifs des chambres de ces modules, soit dans les sections respectives Sa, Sb des canaux de refoulement 5a, b de ces modules, soit dans les longueurs respectives La, Lb de ces canaux de refoulement 5a, 5b, soit encore dans plusieurs de ces paramètres à la fois, pour autant que les effets de telles modifications portant sur
plusieurs paramètres à la fois ne se compensent pas.
De préférence, ce décalage fréquentiel est introduit entre les fréquences fondamentales des excitations vibratoires provoquées par chaque paire de
modules voisins.
Ainsi, si la pompe comprend un nombre pair de modules disposés en cercle, il est préférable de faire en sorte que les fréquences d'excitation résultant du fonctionnement de deux modules voisins soient différentes, ce qui peut être réalisé avec un minimum de
deux fréquences d'excitation différentes.
Si, par exemple, la pompe comprend quatre modules dont le premier est noté 2a, 3a, 4a, 5a, le second 2b, 3b, 4b, 5b, le troisième 2c, 3c, 4c, 5c, et le quatrième 2d, 3d, 4d, 5d, et si ces modules sont agencés en cercle en se suivant dans cet ordre, l'invention peut être mise en oeuvre en faisant en sorte que Fb É Fa et Fd É Fc, même
si Fc = Fa et Fd = Fb.
Néanmoins, il peut s'avérer opportun de prévoir que les fréquences d'excitation soient toutes différentes les
unes des autres.
Pour donner à l'invention sa plus grande efficacité, le décalage fréquentiel AFab introduit entre les fréquences fondamentales Fa, Fb des excitations vibratoires provoquées par deux modules tels que 2a, 3a, 4a, 5a et 2b, 3b, 4b, 5b est choisi pour être compris entre 1 % et 10 % de la fréquence fondamentale Fa de l'excitation vibratoire de l'un quelconque de ces modules, et, de façon optimale, pour être de l'ordre de
2 % de cette fréquence fondamentale Fa.
Pour une fréquence Fa comprise entre 800 Hz et 1000 Hz, le décalage fréquentiel AFab peut donc être choisi
pour être de l'ordre de 20 Hz.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Pompe hydraulique comprenant: un arbre moteur (1); une pluralité de cylindres (2a, 2b, 2c); une pluralité de pistons (3a, 3b, 3c) sélectivement animés d'un mouvement alternatif par l'arbre moteur et respectivement logés dans les cylindres (2a, 2b, 2c) pour délimiter une pluralité correspondante de chambres (4a, 4b, 4c) à volume variable dont chacune présente un volume maximal déterminé (Va, Vb, Vc) et comprend une entrée basse pression (40a, 40b, 40c) et une sortie haute pression (41a, 41b, 41c); et une pluralité de canaux de refoulement (5a, 5b, 5c) reliant les sorties haute pression des chambres respectives à une sortie de refoulement (6) de la pompe, chaque canal de refoulement (5a, 5b, 5c) présentant une section (Sa, Sb, Sc) et une longueur (La, Lb, Lc) déterminées et le mouvement de chaque piston (3a, 3b, 3c) provoquant une excitation vibratoire de la pompe, de fréquence fondamentale déterminée (Fa, Fb, Fc), caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un premier moyen d'étalement spectral associé à une première paire de pistons (3a, 3b) et propre à introduire un décalage fréquentiel (AFab) entre les fréquences fondamentales (Fa, Fb) des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs des
pistons (3a, 3b) de cette première paire.
2. Pompe hydraulique suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend autant de moyens
d'étalement spectral que de paires de pistons voisins.
3. Pompe hydraulique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend autant de moyens
d'étalement spectral que de paires de pistons.
4. Pompe hydraulique suivant l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que le
décalage fréquentiel (AFab) introduit entre les fréquences fondamentales (Fa, Fb) des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs de deux pistons (3a, 3b) est au moins égal à 1 % de la fréquence fondamentale (Fa) de l'excitation vibratoire résultant du
mouvement de l'un quelconque (3a) de ces pistons.
5. Pompe hydraulique suivant l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que le
décalage fréquentiel (AFab) introduit entre les fréquences fondamentales (Fa, Fb) des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs de deux pistons (3a, 3b) est au plus égal à 10 % de la fréquence fondamentale (Fa) de l'excitation vibratoire résultant du
mouvement de l'un quelconque (3a) de ces pistons.
6. Pompe hydraulique suivant l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que le
décalage fréquentiel (AFab) introduit entre les fréquences fondamentales (Fa, Fb) des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs de deux pistons (3a, 3b) est de l'ordre de 2 % de la fréquence fondamentale (Fa) de l'excitation vibratoire résultant du
mouvement de l'un quelconque (3a) de ces pistons.
7. Pompe hydraulique suivant l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que le
moyen d'étalement spectral associé à une paire de pistons (3a, 3b) comprend au moins une différence (AVab) entre les volumes maximaux (Va, Vb) des chambres (4a, 4b) respectivement délimitées par les pistons (3a, 3b) de
cette paire.
8. Pompe hydraulique suivant l'une quelconque des
revendications précédentes combinée à l'une quelconque
des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le
moyen d'étalement spectral associé à une paire de pistons (3a, 3b) comprend au moins une différence (ASab) entre les sections respectives (Sa, Sb) des canaux de refoulement (5a, 5b) reliant les chambres (4a, 4b) respectivement délimitées par les pistons (3a, 3b) de
cette paire à la sortie de refoulement (6) de la pompe.
9. Pompe hydraulique suivant l'une quelconque des
revendications précédentes combinée à l'une quelconque
des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le
moyen d'étalement spectral associé à une paire de pistons (3a, 3b) comprend au moins une différence (ALab) entre les longueurs respectives (La, Lb) des canaux de refoulement (Sa, 5b) reliant les chambres (4a, 4b) respectivement délimitées par les pistons (3a, 3b) de
cette paire à la sortie de refoulement (6) de la pompe.
10. Pompe hydraulique suivant l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque
canal de refoulement (5a, 5b, 5c) est séparé de la sortie de refoulement (6) de la pompe par un clapet anti-retour
(7a, 7b, 7c).
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