Brevet FR2484545A1 — publié le 19811218

1. La présente invention concerne une pomipe action- née électromécaniquement pour la fourniture de carburant sous une pression constante de quelques atmosphères à des conduites d'alimentation d'un système d'injection pour mo- teurs à combustion interne à allumage contrôlé. Plus particulièrement, la présente invention concerne une pompe rotative, dont la roue est mise en rota- tion par un moteur électrique de façon à obtenir un débit de carburant entre le réservoir et les injecteurs permettant de satisfaire la quantité maximum de carburant nécessaire au moteur. On connaît dans l'art antérieur des pompes de ce type. Les problèmes que soulève actuellement l'utili- sation des pompes de ce type sont les suivants: - difficulté d'assemblage des composants de la pompe, entraînant des coûts élevés par suite de la né- cessité à procéder à cet assemblage par étapes, - difficulté d'aligner l'arbre de rotation du moteur électrique avec celui de larroue de la pompe; - difficulté de positionner et de dimensionner le clapet de refoulement de pression, en tant que composant en soi et composant de la pompe. Ces problèmes sont résolus dans une pompe selon 2. l'invention, qui est constituée d'un corps tubulaire, aux deux extrémités duquel se trouvent, respectivement, un ori- fice d'admission et un orifice de sortie de carburant, et qui contient un moteur électrique dont le rotor fait tour- ner la roue de la pompe autour d'un arbre monté sur deux supports, et est caractérisée en ce que le corps, en dehors du fait qu'il constitue l'élément contenant le fluide et l'élément de support mécanique des composants de la pompe, sert de carcasse magnétique pour le stator du moteur élec- trique, un moyen de connexion électrique étant prévu pour alimenter le moteur, des premiers éléments de clapet ser- vant à éviter une surpression dans le circuit de fluide, et un second moyen de clapet étant prévu pour éviter le retour du carburant. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 représente un moda de réalisation de la pompe après assemblage de ses composants; La figure 2 est une représentation schématique d'un stade de montage de la pompe de la figure 1; La figure 3 est une vue détaillée du système d'entraînement à dent avant; La figure 4 est une variante d'un clapet de refoule- ment de pression; et Les figures 5(a, b, c) représentent le support droit de l'arbre de rotation du rotor du moteur et de la roue de la pompe. En liaison avec les figures et plus particulière- ment avec les figures 1 et 2, la pompe est constituée d'un corps cylindrique 1 comportant à ses extrémités droite et gauche, respectivement,deux surfaces 11 et 12 qui constituent les zones de centrage des composants insérés. Les composants supportés par la surface 11 sont la tête 2, côté aspiration, et l'ensemble de pompage 3. La surface 12 supporte la tête 4, côté refoule- ment, qui constitue également l'ensemble porte-balais pour l'alimentation électrique. Deux bagues d'étanchéité 13 et 3. 14 sont contenues dans les surfaces 11 et 12,respective- ment, de façon à rendre hydrauliquement étanche le corps 1 vis-à-vis de l'extérieur. Le corps 1 contient un ensemble électromagnétique 5, constituant un moteur à courant conti- nu avec un stator 50, un rotor 51 et un collecteur 52 sur lequel glissent des balais 40 connectés au circuit électri- que par un connecteur 41. Le stator 50 est constitué de deux aimants per- manents 501 et 502 contenant des pièces polaires opposées en regard du rotor 51, qui sont logées dans le corps 1, lequel est constitué d'un matériau ferromagnétique. Le rotor 51 tourne par conséquent sous les piè- ces polaires et est traversé par le flux magnétique produit par les aimants permanents 501 et 502. Ce rotor tourne sur un arbre disposé entre deux supports 30 et 80 qui sont pla- cés respectivement dans le pied 31 de l'ensemble de pompage 3, et dans un manchon de centrage 8 monté dans une cavité 42 de la tête 4 du côté refoulement. L'arbre 6 constitue aussi l'arbre de rotation de l'ensemble de pompage 3 qui est d'un type classique et est constitué du pied 31, d'un stator 32, d'une roue 33, et d'un couvercle de pompe 34. L'ensem- ble de pompage 3 communique avec une cavité 20 par un- pre- mier orifice qui, dans la figure 1, a l'aspect d'une ouver- ture 310, et avec l'intérieur de la pompe par une seconde ouverture, non représentée, située dans le couvercle 34. Une description de la composition et du fonction- nement d'un ensemble de pompage connu serait superflue et on se contentera de dire que la roue 33, qui est mise en rota- tion par le rotor 51 du moteur, provoque la circulation du carburant entre la cavité 20 et l'intérieur 10 de la pompe produisant ainsi une circulation continue entre l'orifice d'admission I et l'orifice de sortie U de la pompe suivant un débit défini, fonction de la vitesse de rotation, et une pression déterminée, fonction du couple transmis. L'arbre - de rotation 6 est creux, de façon à permettre l'utilisation d'un clapet de décharge de pression 7 très simple, économi- que et efficace. 2484545 - 4. La cavité 60 de l'arbre de rotation 6 comporte un orifice d'admission 61 proche de la chambre d'aspiration sur lequel est disposé le clapet 7, et un orifice de sor- tie 62,immergé directement dans le fluide haute pression à l'intérieur de la pompe, qui pour des raisons de construc- tion débouche dans le support 8. Le clapet est constitué d'une bille 80 qui repose sur l'orifice d'entrée à la cavité ou conduite 60 traversant l'arbre sous la poussée d'un ressort 71, dont la seconde extrémité est supportée par un support rainuré 72. La bille 70 est logée dans une cavité 311 du pied 31, de façon que, si elle se trouvait séparée du siège de cla- pet par suite d'une pression très élevée, elle serait inca- pable de s'éloigner de l'orifice d'entrée à la conduite 60 au point de ne pouvoir revenir en arrière au moment o la pression revient à sa valeur normale de fonctionnement. Lorsque la pression en aval de l'orifice de sor- tie U augmente de façon incontrôlée par suite du mauvais fonctionnement du système, elle est transmise par la-condui- te 60 à la surface de la bille 70 en regard de cette condui- te, ce qui a pour effet d'écarter la bille de son siège et de relier directement l'intérieur 10 de la pompe à la zone basse pression 20 et de libérer la surpression. Le système de commande de la roue 33 de l'en- semble de pompage par le moteur 51 comprend, dans l'exemple représenté, un moyen d'accouplement à dents avant placé en- tre l'extrémité gauche 53 du rotor 51 et un manchon 9 soli- daire-de la roue 33. La figure 3 représente une partie de ce moyen d'accouplement, c'est-àdire la partie comprenant le manchon 9, qui est disposée dans un alésage central 330 de la roue, de façon à être solidaire de celui-ci. Le manchon comprend quatre saillies 91 et quatre évidements 92, qui sont respec- tivement insérés dans quatre évidements et reçoivent quatre saillies similaires aux saillies solidaires du rotor 51,et sont de mêmes dimensions. Grâce à cette construction simple, une liaison est réalisée entre le rotor 51 et la roue 33, qui permet de supprimer les problèmes d'assemblage. 5. La tête 4 du côté refoulement supporte l'ensemble porte-balais 40, et le connecteur électrique 41 d'alimenta- tion du moteur 5. Elle est constituée d'une seule pièce et est disposée de façon à supporter cet ensemble électrique, et comprend de plus une cavité 42 qui renferme la bague de centrage 8 supportant l'extrémité droite de l'arbre de rota- tion 6. Elle comprend également un compartiment 43 renfer- mant un clapet de non retour constitué par un siège de cla- pet 44, une bille 45 et un ressort 46 disposé entre la bil- le 45 et un support de ressort rainuré 47. La bague 8 définit le support de l'arbre de rotation 6 au moyen de quatre ner- vures radiales qui définissent un agencement de centrage permettant le support de l'arbre 6 sans que le courant de carburant ne puisse s'écouler entre l'intérieur 10 de la pompe et l'orifice de sortie U. Le procédé d'assemblage de la pompe selon la présente invention est intéressant, et se- ra mieux compris dans la description faite en liaison avec la figure 1. En liaison avec la figure 1, l'ensemble de pom- page 3 est d'abord monté par assemblage du pied 31, du stator 32, de la roue 33, et du couvercle 34. Le manchon d'entraînement 9,représenté en dé- tail en figure 3,est solidaire de la roue. L'arbre 6 est inséré dans l'ensemble de pompa- ge jusqu'à ce que son extrémité gauche atteigne le compar- timent 311. Le rotor 51 du moteur est alors monté, en pre- nant soin d'engager le système d'entraînement à dents avant du manchon 9 dans le système correspondant 53 du rotor. Pour éviter l'extraction de ce dernier, une bague fendue 61' a pour but d'empêcher le mouvement de translation du rotor 51. L'ensemble déjà monté est alors inséré dans le corps 1 lequel, avant l'assemblage, ne comprend pas les bords repliés 15 et 16, de sorte que la partie massive 312 du pied bute contre le rebord 17 du corps. La bague d'étanchéité 13 est alors montée. La bille 70 est ensuite disposée dans la chambre 311, le res- sort 71 est placé sur celle-ci, et finalement la tête 2 du côté aspiration est insérée jusqu'à ce qu'il y ait D 6. contact entre la tête 2 et l'ensemble de pompage 3. Dans ces conditions, le ressort 71 est soumis à sa précharge correc- te qui permet d'obtenir un fonctionnement normal du clapet de décharge 7. L'opération de repliage est alors exécutée dans la zone 15 du corps de pompe 1, de façon à retenir la partie déjà montée à l'intérieur de la pompe. L'état de montage ainsi obtenu est représenté en figure 2 et la tête 4 du côté refoulement ainsi que l'en- semble support de balais 40 doivent alors être montés. Le problème qui se pose à ce stade est de maintenir les balais 40 écartés de façon à permettre leur positionne- ment correct sur le collecteur 52 du moteur 5, car il est im- possible de les maintenir écartés à partir de l'extérieur. Pour résoudre ce problème,ddns le stade de montage représenté en figure 2, les parties à insérer dans la zone de centrage 12 sont disposées de façon à permettre l'adapta- tion ultérieure des balais 40 sur le collecteur 52. L'ensem- ble porte-balais 4, ayant la forme d'une seule pièce, com- prend une cavité 42 disposée de façon à retenir la bague de centrage 8 après montage. Il comprend aussi une autre cavi- té 48 contiguë à la précédente et disposée de façon à ap- pliquer une aspiration au siège 44 de la bille 45 du clapet de non retour après assemblage. Il comprend également le com- partiment 43 pour ledit clapet et le tube de sortie U avec le raccord pour le système d'injection. La bague 8 joue un rôle primordial avant l'assemblage. La bague ou élément de support 8 (figure 5) est constituée d'une partie annulaire 81 dont le diamètre extérieur "de" est légèrement supérieur au diamètre extérieur du collecteur 52 du moteur 5 sur le- quel les balais 40 glissent après assemblage. La partie annu- laire 81 supporte quatre nervures radiales 82, dont les extrémités intérieures définissent le cercle de support de l'arbre de rotation 6. Entre le diamètre intérieur "di" de la partie annulaire 81 et les nervures 82 se trouve un espa- ce 80 qui est défini par quatre parties dans lesquelles le carburant passe dans son trajet vers l'orifice de sortie de la pompe. A l'extrémité arrière du support 8 se trouve une saillie cylindrique 83 qui est supportée par les nervures 7. radiales (figures 5d et 5c). La saillie 83 comprend un alésa- ge axial 84 qui est traversé par le carburant pendant le fonctionnement de la pompe. La fonction principale de la sail- lie 83 est de supporter le siège 44 du clapet de non retour pendant l'assemblage. Pendant un stade d'assemblage précédant immédiatement le stade représenté en figure 2, la bague 8 avec la bague d'étanchéité 49 montée sur sa saillie 83 est placée contre l'ensemble porte-balais 4. Les balais 40 repo- sent sur le diamètre "de" de façon à assurer un centrage initial de la bague 8. L'extrémité 62 de l'arbre 6 est alors insérée dans le cercle défini par les nervures radiales 82 du support 8 de façon à obtenir la configuration représentée en figure 2. A ce stade, l'ensemble porte-balais 4 est poussé vers la gauche avec son bord inséré dans le siège de centrage 12 jusqu'à ce qu'il y ait butée de sa couronne circulaire 81. Sous l'effet de cette poussée, l'ensemble porte-balais 4 se déplace vers la gauche, mais non le support de l'arbre 8 car il est déjà engagé par l'extrémité 62 de l'arbre de rota- tion. De cette manière, la bague se trouve insérée dans la cavité 42 et les balais 40, qui ont été maintenus écartés en position sur la bague 8, se trouvent placés sur le collec- teur 52, de façon à réaliser le contact coulissant nécessai- re sous l'action de moyens élastiques non représentés car ils sont d'un type classique. La description concerne l'un seule- ment des modes de réalisation possibles de la présente in- vention, auquel des modifications de construction peuvent être apportées, qui ne se trouvent pas dans le cadre de-la présente invention. En particulier, le clapet de décharge 7 peut être modifié comme représenté en figure 4. Dans cette construction, le clapet constitue une partie complète du pied 31 de la pompe 3, suivant une con- figuration qui apparaît dans la figure elle-même. Dans cet- te version, la bille est logée dans la cavité 311, dont la dimension axiale est supérieure à celle de la cavité équi- valente de la figure l.,Une rondelle percée 73 est disposée à l'extrémité gauche de la cavité 311 pour supporter le res- 8. sort 71. Cette configuration permet un assemblage plus fa- cile que celui de la figure 1. De plus, la saillie 83 peut être supprimée dans l'élément de support 8 et être pré-mon- tée dans la cavité 48 de la tête côté refoulement. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au con- traire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 9. REVENDICATIONS 1 - Pompe de carburant actionnée électriquement destinée à être utilisée dans des systèmes d'injection de moteurs à combustion interne à allumage contrôle, comportant un corps tubulaire, aux deux extrémités duquel se trouvent respectivement un orifice d'admission et un orifice de sor- tie de carburant et qui contient un moteur électrique dont le rotor met en rotation la roue de la pompe autour d'un arbre monté sur deux supports, caractérisée en ce que le corps, en dehors du fait qu'il constitue l'élément contenant le fluide et l'élément de support mécanique des composants de la pompe, constitue également la carcasse magnétique du stator du moteur électrique, un moyen de connexion électrique étant présent pour alimenter le moteur, un premier moyen de clapet étant prévu de façon à éviter une surpression du cir- cuit du fluide, et un second moyen de clapet pour éviter le retour de carburant. 2 - Pompe-de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps tubulaire 1 de la pompe com- prend deux surfaces (11 et 12), à son extrémité droite et à son extrémité gauche respectivement, qui constituent des régions de centrage des composants insérés dans ce corps, la tête (2) du côté aspiration et l'ensemble de pompage (3) étant supportées par la surface (11), et la tête (4) du cô- té refoulement étant supportée par la surface (12). 3 - Pompe de carburant selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la tête (4) du côté refoule- ment supporte le connecteur électrique (41) et les balais (40) pour l'alimentation électrique du moteur de la pompe. 4 - Pompe à carburant selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la tête (4) du côté refoule- ment est constituée par une seule pièce, et comprend deux cavités contiguës et coaxiales (42 et 43) qui communiquent l'une avec l'autre et sont disposées de façon à contenir res- pectivement le support (8) de l'arbre de rotation et le cla- pet de non retour constitué d'éléments connus, la cavité (43) communiquant avec l'orifice de sortie (U) de la pompe. 10. - Pompe à carburant selon l'une des revendica- tions 1, 2 et 4, caractérisée en ce qu'une troisième cavité (48) pour le logement d'une saillie (83) est prévue entre les deux cavités (42 et 43). 6 - Pompe à carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre de rotation (6) est creux intérieurement, et comprend un orifice d'entrée (61) à pro- ximité de la chambre d'aspiration (20) et sur lequel est pla- cé un clapet de décharge (7), et un orifice de sortie (62) directement immergé dans le fluide haute pression se trouvant à l'intérieur de la pompe, le clapet (7) étant constitué d'une bille (70) située dans le compartiment (311) du pied (31) et disposé de façon à fermer l'orifice d'entrée (61) sous la poussée d'un ressort (71). 7 - Pompe à carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce que la seconde extrémité du ressort (71) est supportée par un support de ressort rainuré (72) qui constitue une partie de la tête (2). 8 - Pompe à carburant selon la revendication 6, caractérisée en ce que le clapet (7) est contenu totalement dans le pied (31) de la pompe (3), la bille (70) étant lo- gée dans une cavité (311), à l'extrémité gauche de laquelle est disposée une roAdelle trouée (73) pour le support d'un ressort (71). 9 - Pompe à carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support (8) de l'arbre de rota- tion (6) comprend un élément annulaire (81), dont le diamè- tre extérieur est légèrement supérieur-au diamètre du col- lecteur (52) du moteur électrique. 10 - Pompe à carburant selon les revendications 1, 5 et 9,caractérisée en ce que l'élément annulaire (81) supporte une saillie cylindrique alésée axialement (83)> sur l'orifice de sortie de laquelle repose la bille (45) du clapet de non retour, un moyen annulaire (49) étant prévu pour l'étanchéité au carburant. 11 - Pompe à carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système d'entraînement de la roue 11. (33) a la forme d'un coupleur à dents avant entre la partie terminale gauche (53) du rotor (51) et un manchon (9) soli- daire de la roue (33) de l'ensemble de pompage (3).