Brevet FR2476239A3 — publié le 19810821

FR 2476239 A3 19810821 FR 8103311 A 19810219 Pompe å vide multicellulaire B ailettes avec mise sous vide i > réalable de l'enceinte d'aspiration0 en particulier pour renforcer la force de freinage dans les véhicules automobiles La présente invention se rapporte à une pompe B vide multicellulaire à ailettes avec mise sous vide préalable de la chambre d'aspiration, en particulier pour renforcer la force de freinage des véhicules automobiles, pompe dans laquelle un rotor muni de plusieurs ailettes déplaçables par glissement dans des fentes est monté excentriquement dans un corps entourant le rotor et dans laquelle ce corps comporte une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie par lesquelles les chambres de travail formées entre les ailettes sont raccordées les unes après les autres à des chambres extérieures à différents niveaux de pression. De telles pompes à vide multicellulaires à ailettes sont en particulier utilisées dans les véhicules automobiles propulsés par moteur Diesel pour produire constamment et à peu près indépendamment des différentes conditions de fonctionnement du moteur le vide nécessaire au renforcement de la force de freinage. Une telle pompe à vide multicellulaire à ailettes est par exemple décrite dans le brevet anglais 480 522. Dans les pompes connues il est usuel de prévoir une mise sous vide préalable de la chambre d'aspiration, c'est-L- dire de disposer la tubulure d'aspiration de façon que les ailettes soient déjà légèrement sorties du roter et qu'une certaine dépression soit déjà établie dans la chambre d'aspiration en forme de faucille formée entre le rotor et le corps, avant que cette chambre d'aspiration soit raccordée à l'ouverture d'entrée0 Les pompes à vide multicellulaires è ailettes connues ont l'inconvénient de présenter une grande hauteur hors tout et par conséquent de nécessiter beaucoup de place, en particu- lier si on tient compte du peu de place disponible pour son montage dans le compartiment moteur du véhicule automobile. Il en résultait jusqu'ici entre autres que la forme géométrique du compartiment moteur des véhicules automobiles connus ne pouvait dans la pratique n'étire qu'imparfaitement adaptée au profil aérodynamique optimal pour diminuer le coefficient de résistance du véhicule et par conséquent abaisser sa consemmation de carburant. Il est par ailleurs désavantageux que les moyens mis en oeuvre pour la fabrication et l'usinage du corps de la pompes en particulier s'ils sont réalisés en grand nombre pour une production en série, soient relativement importants en raison de la conformation classique. La présente invention a par conséquent pour objet de remédier aux inconvénients ci-dessus et en particulier de pro- poser une pompe à vide multicellulaire b ailettes du type précité, par exemple selon le modèle d'utilité allemand 76 18 891 avec laquelle il soit possible de satisfaire aux exigences im- posées en ce qui concerne la production du vide nécessaire au fonctionnement d'un amplificateur de force de freinage, et dan laquelle toutefois la consommation d'énergie spécifique soit diminuée et les frais de fabrication et d'usinage considérablement réduits. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que l'ouverture d'entrée de la chambre d'aspiration de la pompe à vide multicellulaire à ailettes est placée dans une zone angulaire de 30 à 300, de préférence de 50 à 20 devant le point mort du mouvement de sortie des ailettes du roter0 Âvec la pompe à vide multicellulaire à ailettes selon l'invention, on obtient une nette amdliorabion des techniques de construction et de fabrication étant donné que l'ouverture d'entrée dans la chambre d'aspiration en forme de faucille entre l'alésage du corps et le rotor monté excentriquement par rapport à ce dernier - est placée dans une zone angulaire étroitement délimitée à faible distance devant le point mort du mouvement de sertie des ailettes délimitant les chambres de travail sur la périphérie, de sorte que la tubulure d'entrée relativement longue peut être placée de façon que les dimensions radiales de la pompe soient considérablement diminuées. On a été surpris de constater que grace à la disposition proposée, le degré de remplissage et le débit de la pompe ne diminuent que de façon insensible bien que le trajet par lequel la chambre d'aspiration est raccordée à la chambre de travail à mettre sous vide (réservoir de vide ou analogue) soit sensiblement raccourci par rapport aux constructions connues0 A cet effet, il peut être important quten plaçant ltouverbure d'entrée L une courte distance avant la fin du mouvement de sortie de l'ailette avant d'une chambre de travail, la mise sous vide préalable soit particulièrement élevée et que par conséquent une plus grande pression différentielle avant l'établissement de la liaison entre la chambre d'aspiration et le réservoir sous vide, donne lieu à de plus grandes vitesses d'écoulement pendant l'existence de cette liaison0 Un autre avantage de la solution proposée réside dans une puissance absorbée spécifique notablement plus faible étant donné qu'au début de la course de compression pour la cellule formée entre deux ailettes décalées sur la périphérie, le couple appliqué a l'ailette arrière n'augmente que lentement étant donné que l'ailette a déjk presque atteint le point mort du mouvement de sortie et recule lorsque la contre-pression augmentez Lorsque l'ouverture rentrée est réalisée sous la forme d'un perçage pratiqué dans le couvercle ou le fond délimitant axialement le corps de la pompe à vide multicellulaire b ailettes, il est en outre possible de réduire fortement les frais de fabrication en simplifiant les outils et les moules pour le formage0 Il s'est en outre révélé en pareil cas que le façonnage jusqu'ici compliqué - par exemple une ouverture d'entrée en forme de lumière en arc de cercle - c'est, contre toute attente, pas nécessaire dans le cas des pompes k vide à ailettes multicellulaires pour le renforcement de la force de freinage des véhicules, attendu que des répercussions sur le degré de remplissage, le temps de mise sons vide du réservoir de vide et également la hauteur du vide obtenu sont à peine constatablesO Dans un pareil cas il est avantageux que cette ouverture d'entrée, vue dans le sens de l'écoulement, se trouve à l'extrémité d'une tubulure d'entrée qui est disposée suivant une sécante et excentriquement sur le couvercle ou le fond du corps de la pompe k vide multicellulaire à ailettes et qui présente une longueur qui est sensiblement égale au diamètre extérieur du corps de la pompe0 Du fait de la disposition excentrée et en sécante de la tubulure d'entrée sur le couvercle ou le fond cu corps, les dimensions radiales de la pompe k vide multicellulaire à ail et tes se trouvent fortement réduites de sorte que, malgré une zone de repos suffisamment longue pour l'air aspiré hors du réservoir de vide de l'amplificateur de la force de freinage, le montage de la pompe dans le compartiment moteur du véhicule entrain beaucoup moins de difficultés, également en ce qui concerne la réalisation aérodynamique de ce compartiment. Dans la tubulure d'entrée on peut placer une valve anti-retour disposée au début du canal d'entrée dont la section transversale va continuellement en se rétrécissant en direction de l'ouverture d'entrée, ce qui emp8che huile de graissage d'aller de la pompe au réservoir de vide0 Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ouverture de sortie réalisée sous la forme d'une lumière en arc de cercle commence dans une zone angulaire de 450 k 300 devant le point mort du mouvement de rentrée des ailettes dans le rotor et se termine dans une zone angulaire de 150 à 00 devant le point mort du mouvement de rentrée des ailettes dans le rotor, Dans ce cas, il est avantageux que l'ouverture de sortie s1 étende sur la périphérie du fond du corps de la pompe sur une zone angulaire allant de 42 k 100 devant le point mort du mouvement de rentrée des åilettes dans le rotor.La sortie en forme de lumière en arc de cercle est placée aussi près que cela est techniquement possible du point de vue de coulée en avant du point mort du mouvement de rentrée des ailettes de la pompe sous vide multi-cellulaire de façon que le couple k appliquer sur l'arbre d'entratnement pour la rotation du rotor soit aussi faible que possible attendu qu'ici en cas de contre- pression extremement élevée se produisant éventuellement, les ailettes sont presque complètement escamotées dans le rotor de sorte que le bras de levier et le couple sont les plus faibles. Selon une autre particularité de l'invention, dans la zone angulaire comprise entre 900 et 450 devant le point mort du mouvement de rentrée des ailettes dans le rotor est disposée une ouverture de sortie supplémentaire, en particulier un per çage de sortie, fermé par un système de valve, en particulier une valve anti-retour.L'avantage de cette ouverture de sortie supplémentaire réside dans le fait qu'au démarrage de la ma- chine à combustion, lorsqu'il ne règne qu'un "mauvais vide" dans le réservoir de vide de l'amplificateur de l'effort de freinage et que la section de l'ouverture de sortie usuelle en arc de cercle n'est suffisante pour évacuer le gaz que sous une contre-pression accrue, l'air à refouler est évacué déjà avant que s'établisse une telle contre-pression et avant, par conséquent, que l'arbre du moteur ne doive appliquer une puissance accrue.Selon une autre caractéristique de l'invention il est possible de remplacer la lumière de sortie en arc de cercle jusqu'ici usuelle du c8té refoulement de la pompe sous vide multicellulaire à ailettes également par un simple perçage et- de fermer ce perçage au moyen d'une valve antiretour soumise à une légère précontrainte.Dans le cas d'un tel mode de réalisation, l'ouverture de sortie est de préférence formée par deux perçages angulairement décalés l'un par rapport à l'autre et qui sont fermés par des valves antiretour soumises à précontraintes différentes0 De cette façon, en cas de besoin et d'une contre-pression sélectionnable, la section transversale de l'ouverture de sortie est fortement augmentée et la puissance absorbée de l'arbre du rotor diminuée0 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pis comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel t - la figure 1 est une coupe transversale de la pompe à vide multicellulaire à ailettes selon l'inventien munie de la tubulure d'entrée ; - la figure 2 est une coupe longitudinale de la pompe à vide multicellulaire à ailettes selon la figure i. La pompe k vide multicellulaire C ailettes t représentée en coupe transversale sur la figure.1 se compose du corps de pompe 2 qui est fermé de façon étanche par le couvercle 3 qui contient la tubulure d'entrée 4 et l'ouverture d'entrée circulaire 6 débouchant dans le sens axial dans la chambre de travail 5 en forme de faucille de la pompe. L'étanchéité est assurée de façon connue par un joint plat non représenté en détail et plusieurs vis à six pans creux 7 réparties sur la périphérie du couvercle 3 et vissées dans des oreilles de fixation correspondantes 8 prévues sur le corps 2 de la pompe. Le corps de pompe moulé 2, de préférence réalisé en un alliage d'aluminium, présente un alésage cylindrique circulaire 20 et comporte dans son fond 9 un palier excentre 10 pour le montage de l'arbre creux 16 du roter 11.Dans le roter tt, par exemple quatre ailettes 12, réparties sur la périphérie et décalées respectivement de 900 les unes par rapport aux autres, sont montées dans des fentes de guidage radiales 13 et, comme illustré sur la figure t, peuvent se déplacer radialement selon l'excentricité existant entre l'alésage 20 du corps et le roter 11.Dans l'exemple de réalisation représenté, le fond 9 du corps est réalisé sur sa périphérie extérieure sous la forme d'une bride de centrage 14 (figure 2) et comporte plusieurs pattes 15 réparties sur la périphérie par lesquelles le corps de la pompe peut être vissé sur le bloc-moteur. Dans la pompe représentée, le corps de pompe est de préférence disposé coaxialement à l'arbre à cames du moteur pour que l'arbre 16 du rotor, réalisé sous la forme d'un arbre creux, puisse titre ainsi entraîné directement de façon simple et la pompe à vide multi-cellulaire à ailettes 1 être alimentée en huile de graissage. L'arbre 16 du rotor 11 est monté dans le palier 10 du fond 9 du corps et dans un autre palier, lisse ou B roulement, désigné par 25, du couvercle 3 de la pompe k vide multicellulaire à aiglettes 1. Il comporte dans la zone de travail axiale du rotor 11 des perçages radiaux 17 décalés angulairement par lesquels de l'huile amenée par intermittence k l'arbre creux peut s'échapper radialement dans les enceintes 18 des pieds des ailettes0 Ce graissage est effectué pour diminuer le frottement des ailettes 12 dans les fentes de guidage 13 et entre le corps 2 de la pompe et les pintes des ailettes poussées radialement vers l'extérieur0 L'huile de graissage par vient par les perçages radiaux 17 dans les enceintes 18 des pieds des ailettes pour s'écouler ensuite radialement;aidée par les importantes forces centrifuges intervenant pendant le fonctionnement, vers l'extérieur et rendre étanches les fentes qui se trouvent entre le corps 2 de la poquet les ailettes 12 entratnées par le rotor 11, sur la périphérie et dans le sens axial du rotor, ainsi que pour rendre étanches les unes vis-à- vis des autres les chambres de travail définies entre les ailettes 12 et se trouvant à différents niveaux de pression. Il y a lieu également de préciser que les ailettes opposées 12 comportent au niveau de leurs extrémités, c8té pied, des broches d'accouplement 19 qui, lors de la rotation du rotor 11, sont déplacées en un mouvement de va-et-vient dans les perçages radiaux 17, empêchent le coincement radial des ailettes 12 dans les fentes de guidage 13 et assurent la sortie des ailettes en cas de démarrage à froid, de faibles vitesses de rotation du moteur ou de grande viscosité de l'huile de graissage. Il n'y a pas lieu de décrire ici en détail l'amenée d'huile intermittente à l'arbre creux 16 de la pompe attendu que cette amenée d'huile ne. constitue pas l'objet de la présente invention et est décrite en détail dans la demande de brevet allemand nO 29 52 401 o4 k laquelle on peut se reporter à cet égard, Selon la présente invention, l'ouverture d'entrée. k la chambre de travail de la pompe à vide multicellulaire à ailettes 1 est réalisée sous la forme d-'un perçage 6 pratiqué dans le couvercle 3 du corps 2 de la pompe et débouche dans une zone angulaire située à quelques degrés seulement devant le point mort du mouvement de sortie des ailettes 12, dans la chambre de travail 5 en forme de faucille qui est formée entre le corps 2 de la pompe et le rotor 11.Dans le couvercle 3, l'ouverture d'entrée 6 - vuedans le sens de l'écoulement est placée à l'extrémité de la tubulure d'entrée 4. Celle-ci comporte au début du canal rentrée 40 une valve antiretour 21 et sa section d'écoulement transversale va continuellement en diminuant en direction de 11 ouverture d'entrée 6.La tubulure rentrée 4 elle-mEme est disposée sur le couvercle 3, côté frontal, du corps 2 de la pompe de façon qu'elle se trouve sensiblement en position sécante et à l'extérieur du palier 25 de l'arbre 16 dans le couvercle 3 et que le début du canal d'entrée 40 au niveau de la valve antiretour 21, vu k l'état monté de la pompe à vide multicellulaire à ailettes 1, soit placé à distance au-dessus de l'ouverture de sortie 22 en forme de lumière en arc de cercle de la chambre de travail Se De cette façon, le canal d'entrée 40 dans la tubulure d'entrée 4 comporte une zone de stabilisation suffisamment longue pour l'air aspiré.La longueur du tronçon de stabilisation corres pond k peu près au diamètre extérieur du corps 2 de la pompe, et il y a lieu de-faire remarquer que, grace à cette mesure, les dimensions globales de la pompe à vide multicellulaire à ailettes 1, dans le sens radial, ne sont que très légèrement plus grandes que le diamètre du corps. Sur la figure 1, on a en outre représenté l'ouverture de sortie 22 réalisée sous la forme d'une lumière en arc de cercle et qui, dans la chambre de travail 5, est placée dans le sens axial sur le fond 9 de la pompe aussi près que possible du point mort du mouvement de rentrée des ailettes et de préférence dans une zone angulaire comprise entre 100 et 420 devant ce point mort du mouvement de rentrée pour, à cause des bras de levier particulièrement courts agissant dans cette zone sur les ailettes rentrantes 12, réduire le couple à appliquer sur l'arbre creux 16 de la pompe pour l'évacuation de l'air et par conséquent la puissance absorbée de la pompe à vide multicellulaire à ailettes lo Il est toutefois aussi particulièrement avantageux, dans une zone angulaire décalée en arrière de 450 à 900 par rapport au point mort du mouvement de rentrée, de disposer une ouverture de sortie supplémentaire fermée par une valve, en particulier une valve antiretour, afin que la section transversale totale de sortie de la pompe, dans certaines conditions de fonctionnement du système d'amplification de l'effort de freinage (par exemple lorsque le vide doit entre établi après un temps d'arrêt assez long du moteur) puisse être augmentez et que dans la chambre de travail 5 il ne s'établisse aucune contrepression élevée qui exigerait une puissance d'entrainement accrue pour la pompe à vide multicellulaire à ailettes dans cette condition de fonctionnement. REVENDICÂT IONS lo Pompe à vide multicellulaire à ailettes avec mise sous vide préalable de la-chambre d'aspiration, en particulier pour amplification de l'effort de freinage dans les véhicules automobiles, pompe dans laquelle un rotor comportant plusieurs ailettes déplaçables par glissement dans des fentes est monté excentré dans un corps entourant le rotor et dans laquelle dans le corps sont prévues une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie par lesquelles les chambres de travail formées entre les ailettes peuvent être raccordés les unes après les autres à des chambres externes de différents niveaux de pression, caractérisée par le fait que l'ouverture d'entrée (6) dans la chambre d'aspiration de la pompe à vide multicellulaire à ailettes (1) est installée dans une zone angulaire de 30 à 300, de préférence 50 k 200 devant le point mort du mouvement de sortie des ailettes (12) du roter0 2. Pompe à vide multicellulaire à ailettes selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'ouverture d'entrée (6) est réalisée sous la forme d'un perçage dans le couvercle (3) ou le fond (9) délimitant axialement le corps (2) de la pompe à vide multicellulaire k ailettes (1)o 3.Pompe à vide multicellulaire à ailettes selon la revendication 1 ou 2 caractérisée par le fait que l'ouverture d'entrée (6) - vue dans le sens de l'écoulement - se trouve à l'extrémité d'une tubulure d'entrée (4) qui est disposée ex cet triquement et suivant une sécante sur le couvercle (3) ou le fond (9) du corps de la pompe à vide multicellulaire k ailettes (1) et présente une longueur qui est sensiblement égale au diamètre extérieur du corps (2) de la pompe k vide multicellulaire à ailettes (1). 4. Pompe à vide multicellulaire à ailettes selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'unie valve antiretour (21) est placée dans la tubulure d'entrée (4), au début du canal d'entrée (40), et que le canal d'entrée (40) présente une section transversale qui va continuellement en se rétrécis- sant en direction de l'ouverture d'entrée (6). 5. Pompe à vide multicellulaire à ailettes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que l'ouverture de sortie réalisée sous la forme d'une lumière en arc de cercle (22) commence dans une zone angulaire de 450 à 300 devant le point mort du mouvement de rentrée des ailettes (12) et se termine dans une zone de 150 à 00 devant le point mort du mouvement de rentrée des ailettes (12). 60 Pompe à vide multicellulaire à ailettes selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la lumière d'entrée (22) s1 étend de préférence dans une zone angulaire de 420 à 100 devant le point mort du mouvement de rentrée des ailettes (12) sur la périphérie du fond (9) du corps de la pompe k vide multicellulaire (1)o 7. Pompe à vide multicellulaire à ailettes selon la revendication 5 ou 6, caractérisée par le fait qùe dans la zone angulaire comprise entre 90 et 450 devant le point mort du mouvement de rentrée des ailettes (12) est disposée une ouverture de sortie supplémentaire, en particulier un perçage de sortie, fermée par une valve. 80 Pompe k vide multicellulaire à ailettes selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée par le fait que l'ouverture de sortie (22) est constituée par un perçage dans le corps (2), de préférence dans le fond (9) du corps de la pompe à vide multicellulaire à ailettes (1), lequel perçage est fermé par une valve antiretour soumise k une faible précontrainte.