Pompe hydraulique à engrenage

Description

[0001] L'invention concerne une pompe hydraulique à engrenage du type comprenant un pignon menant et un pignon mené engrenant l'un l'autre, dans un carter comportant un canal d'aspiration et un canal de refoulement d'un fluide hydraulique.

[0002] Dans les pompes à engrenage de ce type qui sont connues, les deux pignons sont réalisés en acier et présentent l'inconvénient majeur de produire des émissions sonores importantes qui augmentent avec la vitesse de rotation des pignons. Dans la mesure où un niveau maximal de bruit admissible est fixé par des normes, le champ de l'utilisation des pompes hydrauliques à engrenage est limité.

[0003] Une pompe à engrenages dont les pignons sont réalisés en polymères contenant des fibres de carbone est connue du document JP 06179227A. Dans cette pompe, un problème de bruit dû spécifiquement à l'utilisation de fibres de carbone est posé, et est résolu par l'ajout de fils tétraédriques d'oxyde de zinc.

[0004] La présente invention a pour but de réduire le niveau de bruit des pompes hydrauliques à engrenage dû à la rotation des pignons.

[0005] Pour atteindre ce but, la pompe hydraulique à engrenage selon l'invention est caractérisée en ce qu'au moins un des pignons est réalisé en un matériau ayant en plus des propriétés de résistance mécanique, des propriétés d'amortissement de vibrations.

[0006] Selon une caractéristique selon l'invention, le matériau constitutif dudit pignon possède un coefficient de frottement relativement faible.

[0007] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, au moins le pignon mené est réalisé en le matériau à faible coefficient de frottement ayant des propriétés d'amortissement de vibrations.

[0008] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le matériau constitutif dudit pignon est un matériau polymère.

[0009] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le matériau polymère est un polymère linéaire aromatique semi-cristalin tel que le matériau commercialisé sous le nom de PEEK.

[0010] L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemples illustrant un mode de réalisation de l'invention et sur lesquels.

La figure 1 est une vue en coupe axiale d'une pompe hydraulique à engrenage standard.

La figure 2 est une vue en coupe, selon la ligne II-II de la figure 1, à plus grande échelle.

[0011] La pompe hydraulique à engrenage améliorée selon l'invention présente la structure standard connue en soi telle que montrée sur les figures 1 et 2. Ces pompes comportent essentiellement un boîtier ou carter 1 formé par un corps central 2 et des corps avant et arrière respectivement 3 et 4 qui délimitent un espace interne sensiblement cylindrique dans lequel sont montés deux pignons engrenant l'un l'autre, à savoir un pignon menant 6 entraîné en rotation par un arbre moteur 7 et un pignon mené 8. Les pignons sont portés par des paliers avant et arrière indiqués respectivement en 10 et en 11. Le dessin montre en outre en 12 des tirants d'assemblage du carter.

[0012] Comme on le voit sur la figure 2, ce dernier comporte une voie 13 d'aspiration d'un fluide hydraulique et une voie de refoulement 14 de fluide sous pression.

[0013] Dans les pompes de ce type, les émissions sonores ont deux sources, à savoir elles proviennent de l'engrenage proprement dit, mais aussi du couplage du fluide et de la structure. Concernant le bruit d'engrènement, pendant l'engrènement des pignons qui sont à denture droite à développante de cercle, il se produit inévitablement des glissements relatifs entre les deux flans de dents en contact. Ces glissements engendrent des frottements et donc du bruit. Lorsque les deux pignons sont en acier, le bruit issu du frottement est assez important, notamment en raison de leur coefficient de frottement élevé.

[0014] Concernant le couplage entre le fluide et la structure, on a constaté dans le cadre de l'invention, qu'au cours du processus d'engrènement un volume d'huile indiqué en 16 se retrouve emprisonné entre les dents et les deux lumières d'échappement pratiquées sur les paliers de la pompe, à l'aspiration et au refoulement, désignés respectivement par les références 17 et 18. Ce volume de fluide hydraulique est comprimé puis détendu lorsque les dents s'ouvrent à l'aspiration. Ce cycle de compression-détente induit une excitation périodique sur les dents des pignons, qui se traduit par des vibrations de l'ensemble formé par les pignons, les paliers et le corps de la pompe. Les vibrations sont ensuite rayonnées dans le milieu ambiant et créent le bruit.

[0015] La particularité de la présente invention réside dans le fait qu'au moins un des pignons 6, 8, à savoir notamment le pignon mené 8, est réalisé en un matériau ayant en plus des propriétés mécaniques appropriées, à savoir une bonne résistance à l'usure et au frottement, des propriétés d'amortissement des vibrations induites dans le pignon. Un matériau particulièrement approprié est formé des polymères ou copolymères avantageusement modifiés par des charges de carbone. Mais tout autre matériau qui possède les deux propriétés susmentionnées peut être utilisé. A titre d'exemple, le matériau constitutif du pignon mené pourrait être le polymère linéaire aromatique semi-cristallin commercialisé sous le nom PEEK.

[0016] Le remplacement d'au moins un des pignons en acier par un pignon réalisé en ledit matériau mécaniquement résistant et susceptible d'amortir des vibrations permet d'abaisser le coefficient de frottement donc de réduire le frottement et le bruit qui en résulte. D'autre part, en raison de sa propriété d'amortissement structurale très supérieure à celui de l'acier, une grande partie de l'énergie vibratoire est absorbée et dissipée sous forme de chaleur dans le matériau. Cette chaleur sera dégagée par le fluide hydraulique traversant la pompe.

[0017] Un pignon en matériau polymère, conforme à la présente invention, peut être fabriqué par injection dans un moule, ce qui permet de fabriquer le pignon à un faible prix de revient.

[0018] Etant donné que le niveau de bruit rayonné par la pompe augmente de façon quasi-linéaire avec la vitesse de rotation, l'utilisation du matériau polymère en réduisant le niveau sonore étend la plage de vitesse possible de la pompe. Ainsi, au même débit d'utilisation, la pompe en tournant plus vite a une cylindrée plus petite et est ainsi moins encombrante, d'une part, et d'un prix de revient plus faible, d'autre part, en raison du gain de matière. A cet avantage s'ajoute un poids plus faible.

[0019] A titre d'exemple, lorsque l'on compare une pompe hydraulique à engrenage selon l'invention, d'une cylindrée de 1 cm³/tour, tournant à une vitesse de rotation de 3000 tours/min. et dont le pignon mené est en PEEK, à une pompe standard, c'est-à-dire avec des pignons en acier, en mesurant le bruit global en chambre sourde avec un sonomètre placé à 50 cm de la pompe, on constate que le niveau de bruit de la pompe standard se situe autour de 51 dBA, alors que le niveau de bruit de la pompe selon l'invention est de seulement 48 dBA. Cette réduction de 3 dBA obtenue grâce à l'invention correspond à u niveau de bruit divisé par 2, c'est-à-dire représente une réduction considérable du bruit.

Revendications

1. Pompe hydraulique à engrenages externes du type comprenant un pignon menant (6,8) et un pignon mené (8, 6), ces pignons (6, 8) ayant des propriétés de résistance mécanique et s'engrenant l'un l'autre dans un carter (1) comprenant un canal d'aspiration (13) d'un fluide hydraulique et un canal de refoulement (14) de ce fluide, caractérisée en ce qu'au moins un des pignons (6, 8) est réalisé en un matériau polymère ou copolymère modifié par des charges de carbone et ayant des propriétés d'amortissement de vibrations.

2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau constitutif dudit pignon (6, 8) possède un coefficient de frottement relativement faible.

3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'au moins le pignon mené (8) est réalisé en le matériau à faible coefficient de frottement ayant des propriétés d'amortissement de vibrations.

4. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau polymère est un polymère linéaire aromatique semi-cristallin tel que le matériau commercialisé sous le nom de PEEK.

5. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pignon (6, 8) est susceptible d'être fabriqué par injection.

6. Procédé de fabrication d'une pompe à engrenages externes pourvue de deux pignons en engrènement et destinée à fournir un débit prédéterminé, au moins l'un des deux pignons étant réalisé en un matériau d'amortissement des vibrations selon la revendication 1, et susceptible de tourner à une vitesse de rotation plus élevée que des pignons en matériau non absorbant pour le même niveau de bruit, caractérisé en ce que l'on dimensionne la pompe pour la vitesse plus élevée en réduisant la cylindrée de la pompe pour qu'elle fournisse le fluide au débit prédéterminé lors de son fonctionnement à cette vitesse plus élevée, le débit prédéterminé étant le débit qu'une pompe dont les pignons n'absorbent pas les vibrations produit à la vitesse à laquelle cette pompe émet ledit niveau de bruit.

Claims

1. A hydraulic pump with external gears of the type comprising a driving pinion (6,8) and a driven pinion (8,6), these pinions (6,8) having mechanical strength properties and meshing with each other in a case (1) comprising a conduit (13) for sucking up a hydraulic fluid and a conduit (14) for discharging this fluid, characterized in that at least one of the pinions (6,8) is made in a polymer or copolymer material modified by carbon fillers and having vibration damping properties.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the constitutive material of said pinion (6,8) has a relatively low friction coefficient.

3. The pump according to claim 2, characterized in that at least said driven pinion (8) is made in the low friction coefficient material with vibration damping properties.

4. The pump according to any of the preceding claims, characterized in that the polymer material is a semicrystalline aromatic linear polymer such as the material marketed under the name of PEEK.

5. The pump according to any of the preceding claims, characterized in that the pinion (6,8) is able to be made by injection.

6. A method for making a pump with external gears provided with two meshing pinions and intended to provide a predetermined flow rate, at least one of both pinions being made in a vibration damping material according to claim 1, and able to rotate at a higher speed of rotation than pinions in a non-absorbing material for the same noise level, characterized in that the pump is dimensioned for the higher speed by reducing the capacity of the pump so that it provides the fluid at the predetermined flow rate when operating at this higher speed, the predetermined flow rate being the flow rate produced by a pump for which the pinions do not absorb the vibrations at the speed at which this pump emits said noise level.

Ansprüche

1. Hydraulische Pumpe mit externen Zahnrädern vom Typ, ein Antriebsritzel (6, 8) und ein angetriebenes Ritzel (8, 6) umfassend, wobei diese Ritzel (6, 8) Eigenschaften mechanischer Festigkeit haben und ineinander in einem Gehäuse (1) eingreifen, das einen Ansaugkanal (13) eines Hydraulikfluids und einen Austrittskanal (14) dieses Fluids aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ritzel (6, 8) aus einem Polymer- oder Copolymermaterial, modifiziert durch Karbonzusätze, hergestellt ist, das Eigenschaften zur Schwingungsdämpfung aufweist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das das besagte Ritzel (6, 8) bildende Material einen relativ geringen Reibungskoeffizienten aufweist.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das Antriebsritzel (8) aus dem Material mit geringem Reibungskoeffizienten, das Eigenschaften zur Schwingungsdämpfung aufweist, hergestellt ist.

4. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial ein halbkristallines aromatisches Kettenpolymer ist wie das Material, das unter der Bezeichnung PEEK vertrieben wird.

5. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (6, 8) durch Einspritzen hergestellt werden kann.

6. Verfahren zur Herstellung einer Pumpe mit externen Zahnrädern, ausgestattet mit zwei ineinandergreifenden Ritzeln und zur Lieferung einer vorbestimmten Durchflussmenge bestimmt, wobei mindestens ein Ritzel aus einem schwingungsdämpfenden Material nach Anspruch 1 hergestellt ist und mit einer höheren Rotationsgeschwindigkeit als die Ritzel aus nicht absorbierendem Material für dasselbe Geräuschniveau dreht, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe für die höhere Geschwindigkeit dimensioniert wird, indem man den Hubraum der Pumpe reduziert, damit sie das Fluid mit der vorbestimmten Durchflussmenge bei ihrem Betrieb mit dieser höheren Geschwindigkeit liefert, wobei die vorbestimmte Durchflussmenge die Durchflussmenge einer Pumpe ist, deren Ritzel nicht die Schwingungen absorbieren, die bei der Geschwindigkeit produziert werden, mit der diese Pumpe das besagte Geräuschniveau aussendet.

Dessins