Plus précisément, l'invention concerne une machine à pistons multiples du type 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, pour un fluide mis en mouvement par la machine, une pluralité correspondante de chambres à volume variable dont chacune offre au fluide 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 machine, chaque canal de refoulement présentant une section et une longueur déterminées, le mouvement de chaque piston provoquant une excitation vibratoire de la machine, de fréquence fondamentale déterminée, et chaque chambre, en association avec le piston qui la délimite et avec le canal de refoulement qui la relie à la sortie de refoulement formant un module correspondant de la machine.

Les machines à pistons 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, notamment 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 machines à pistons de ce type, notamment représentées par les machines à pistons radiaux et les machines à pistons

axiaux et plateau basculant, la conception de ces machines à pistons se heurte toujours au problème qui consiste à réduire les bruits, et plus généralement les vibrations, qu'elles engendrent en fonctionnement.

Le document de brevet FR 2 551 505 décrit par exemple un système de pompage pour chromatographie en phase liquide qui vise à réduire les variations instantanées de débit et qui peut éventuellement obtenir, au moins en tant que résultat incident, une certaine réduction du bruit de fonctionnement.

Un tel système requiert cependant à la fois l'emploi de cames à profil en spirale arithmétique et de cylindres présentant entre eux des différences dimensionnelles importantes, de telles contraintes de construction étant très difficiles à accepter pour des machines à usage industriel fabriquées en grande série.

Les documents de brevets FR-1 546 997 et DE-196 41 779 décrivent quant à eux des machines à pistons à usage industriel conçues, à titre principal, pour présenter un bruit de fonctionnement réduit.

Le principe de base utilisé dans ces machines connues consiste à disposer les cylindres de façon irrégulière, de manière à introduire un décalage angulaire entre les points singuliers de leurs cycles de fonctionnement respectifs et à atténuer le bruit résultant par déphasage entre les différents bruits élémentaires émis.

Néanmoins, cette disposition irrégulière des cylindres rend l'usinage de telles machines relativement délicat et coûteux.

Dans ce contexte, l'invention vise à proposer une machine à pistons qui présente un comportement vibratoire nettement amélioré, sans requérir de profondes modifications de structure par rapport aux machines à pistons standard.

A cette fin, la machine à pistons 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 modules incluant une première paire de pistons, ce premier moyen d'étalement spectral étant propre à introduire, entre les fréquences fondamentales des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs des pistons de cette première paire, un décalage fréquentiel au plus égal à 10 % de la fréquence fondamentale de l'excitation vibratoire résultant du mouvement de l'un quelconque des pistons de cette première paire.

Ainsi, au lieu de chercher à déphaser les bruits émis par les différents modules, l'invention résout le problème de la réduction du bruit grâce à une modification relativement modeste des fréquences émises par les différents modules.

De préférence, le premier moyen d'étalement spectral comprend une différence entre des grandeurs respectivement associées aux modules de la première paire de modules, chacune de ces grandeurs étant représentée, pour le module associé, par le rapport de la section du canal de refoulement de ce module au produit du volume maximal de la chambre de ce module par la longueur du canal de refoulement de ce module.

Pour atteindre une efficacité satisfaisante, le décalage fréquentiel introduit entre les fréquences fondamentales des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs des pistons de la première paire 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.

D'excellents résultats peuvent tre obtenus en introduisant entre les fréquences fondamentales des excitations vibratoires résultant des mouvements respectifs des pistons de la première paire un décalage fréquentiel de l'ordre de 2 % de la fréquence

fondamentale de l'excitation vibratoire résultant du mouvement de l'un quelconque de ces pistons.

L'invention permet ainsi de faire en sorte que les pistons délimitant respectivement les chambres des modules de la première paire de modules soient identiques.

Le premier moyen d'étalement spectral peut par exemple comprendre au moins une différence entre les volumes maximaux des chambres respectives des modules de la première paire de modules.

Pour ce faire, il est possible de prévoir que les cylindres des modules de la première paire de modules soient différents, et par exemple qu'ils soient usinés de manière à présenter des longueurs ou des diamètres différents, ces différences étant cependant alors de préférence prévues en dehors des zones dans lesquelles se déplacent les pistons, de manière que ces derniers puissent rester inchangés et identiques.

Cependant, les cylindres des modules de la première paire de modules peuvent aussi tre identiques, l'un au moins de ces cylindres pouvant alors contenir une cale de remplissage solide modifiant le volume maximal de la chambre définie dans ce cylindre.

Une telle cale de remplissage est par exemple formée d'un empilement de plusieurs éléments de cales ayant tous le mme volume et tre réalisée en un matériau souple, tel que le polyuréthane ou un élastomère compressible.

La machine de l'invention peut comprendre autant de moyens d'étalement spectral que de paires de modules comprenant des pistons voisins, et mme éventuellement autant de moyens d'étalement spectral que de modules.

Dans la machine de l'invention, les cylindres peuvent ainsi tre disposés de façon régulière par rapport à l'arbre moteur.

Les avantages apportés par l'invention sont particulièrement sensibles lorsque chaque canal de

refoulement est séparé de la sortie de refoulement de la machine à pistons 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 machine à pistons d'un type auquel l'invention est applicable ; et -La figure 2 est une vue schématique agrandie d'un module d'une machine conforme à l'invention.

Comme le montre la figure 1, l'invention concerne une machine à pistons, qui constitue en l'occurrence une pompe hydraulique, et 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 machine, et des canaux de refoulement tels que 5a, 5b, reliant les chambres à la sortie de refoulement 6.

Dans la mesure où, pour la compréhension de l'invention, le nombre de cylindres et de pistons peut tre supposé quelconque, et notamment pair ou impair, pourvu qu'il soit au moins égal à deux, l'hypothèse sera faite que la machine à pistons 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 machine à pistons 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 machine à pistons 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.

Chaque chambre, telle que 4a, 4b, ou 4c, en association avec le piston 3a, 3b, ou 3c qui la délimite dans un cylindre tel que 2a, 2b, ou 2c, et en association avec le canal de refoulement 5a, 5b, ou 5c qui relie cette chambre à la sortie de refoulement 6, forme un module correspondant de la machine, tel que le module 3a, 4a, 5a illustré à la figure 2.

En pratique, dans l'art antérieur, les chambres présentent toutes un mme volume maximal V, et les canaux de refoulement présentent tous une mme section transversale S et une mme longueur L.

Dans ces conditions, le mouvement de chaque piston 3a, 3b, 3c provoque une excitation vibratoire de la machine à pistons, dont la fréquence fondamentale F est donnée par la relation : F- (. S/47. p. V. où À est le coefficient de compressibilité du fluide pompé, et p la masse spécifique de ce fluide.

L'excitation totale exercée sur la machine à pistons 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 de la machine à pistons.

Pour résoudre ce problème, l'invention prévoit un certain étalement spectral des fréquences d'excitation des différents modules unitaires de la machine à pistons, obtenu en introduisant, pour au moins deux modules différents, par exemple 3a, 4a, 5a d'une part et 3b, 4b, 5b d'autre part, un décalage fréquentiel AFab entre les fréquences fondamentales Fa, Fb des excitations vibratoires provoquées par les pistons 3a et 3b de ces deux modules, c'est-à-dire en faisant en sorte que ces fréquences Fa et Fb soient différentes.

Plus précisément, le décalage fréquentiel AFab ainsi introduit est, selon l'invention, choisi pour tre au plus égal à 10 % de la fréquence fondamentale Fa de l'excitation vibratoire résultant du mouvement de l'un quelconque des pistons de ces deux modules, par exemple du piston 3a.

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 les pistons respectifs de deux modules, tels que 3a, 4a, 5a et 3b, 4b, 5b, est choisi pour tre au moins égal à 1 % de la fréquence fondamentale Fa de l'excitation vibratoire provoquée par le piston 3a de l'un quelconque de ces modules, et, de façon optimale, pour tre de l'ordre de 2 % de cette fréquence fondamentale Fa.

Pour mieux comprendre les possibilités offertes par l'invention, il est commode, pour chaque module tel que 3a, 4a, 5a, ou 3b, 4b, 5b, de définir une grandeur correspondante, telle que Ga et Gb, donnée par : Ga = Sa/ (Va. La) et Gb = Sb/ (Vb. Lb).

Autrement dit, pour chaque module, cette grandeur telle que Ga ou Gb est représentée par le rapport de la section, Sa ou Sb, du canal de refoulement, 5a ou 5b, de ce module, au produit du volume maximal, Va ou Vb, de la

chambre 4a ou 4b de ce module, par la longueur, La ou Lb, du canal de refoulement 5a ou 5b de ce module.

Dans ces conditions, l'étalement spectral recherché entre les fréquences fondamentales Fa, Fb des excitations vibratoires respectivement attribuables à deux modules tels que 3a, 4a, 5a et 3b, 4b, 5b, est obtenu en faisant en sorte que les grandeurs Ga et Gb respectivement associées à ces modules soient différentes l'une de l'autre, ce qui peut tre 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, 5b 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 et que les grandeurs Ga et Gb soient donc bien différentes l'une de l'autre.

De préférence, le décalage fréquentiel destiné à assurer l'étalement spectral recherché est introduit entre les fréquences fondamentales des excitations vibratoires provoquées par chaque paire de modules qui comprennent des pistons voisins.

Ainsi, si la machine à pistons 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 tre réalisé avec un minimum de deux fréquences d'excitation différentes.

Si, par exemple, la machine à pistons comprend quatre modules dont le premier est noté 3a, 4a, 5a, le second 3b, 4b, 5b, le troisième 3c, 4c, 5c, et le quatrième 3d, 4d, 5d, et si ces modules sont agencés en cercle en se suivant dans cet ordre, l'invention peut tre mise en oeuvre en faisant en sorte que Fb # Fa et Fd foc, mme si Fc = Fa et Fd = Fb.

Néanmoins, il peut s'avérer opportun de faire en sorte que chaque fréquence d'excitation soit contrôlée pour assurer que les fréquences d'excitation soient toutes différentes les unes des autres.

Pour une fréquence Fa comprise entre 800 Hz et 1000 Hz, le décalage fréquentiel AFab peut tre choisi pour tre typiquement de l'ordre de 20 Hz.

Comme les paramètres Sa, Va, et La qui définissent chaque grandeur telle que Ga = Sa/ (Va. La) n'incluent pas le diamètre des cylindres tels que 2a, il est possible de mettre en oeuvre l'invention tout en utilisant des pistons, tels 3a, identiques pour tous les modules.

De mme, les cylindres tels que 2a, 2b, 2c peuvent tre disposés de façon régulière par rapport à l'arbre moteur 1, et par exemple autour de ce dernier, au lieu de devoir tre répartis de façon irrégulière comme c'est le cas dans les documents de brevets FR-1 546 997 et DE- 196 41 779 évoqués plus haut.

Un moyen simple de mettre en oeuvre l'invention peut consister à introduire une différence, telle que AVab, entre les volumes maximaux, tels que Va et Vb, des chambres, telles que 4a et 4b, des différents modules tels que 3a, 4a, 5a et 3b, 4b, 5b.

Pour ce faire, deux voies sont notamment envisageables, la première consistant à usiner les cylindres, dans lesquels ces chambres sont définies, de manière qu'ils soient différents les uns des autres.

Pour pouvoir utiliser des pistons identiques et qui travaillent sur des courses identiques, il est alors préférable de ne modifier les cylindres que dans les volumes morts, c'est-à-dire dans les parties des cylindres que les pistons n'atteignent pas et qui définissent les volumes minimaux des chambres.

La seconde voie, qui est encore plus avantageuse, consiste à utiliser des cylindres identiques, et à placer, dans chacun des cylindres des modules dont la fréquence fondamentale doit tre modifiée, une cale de remplissage solide, telle que 8a (figure 2), qui a pour effet de modifier le volume maximal Va de la chambre 4a définie dans ce cylindre 2a.

De préférence, la cale de remplissage 8a est formée d'un empilement de plusieurs éléments de cales de mme volume, tels que 80a.

Enfin, cette cale de remplissage 8a est avantageusement réalisée en un matériau souple, tel que le polyuréthane ou un élastomère compressible.