Brevet FR2547621A1 — publié le 19841221

Machine à engrenages pour des milieux autolubrifiants L'invention concerne une machine à engrenages (pompe ou moteur) pour des milieux autolubrifiants, comportant au moins deux pignons dentés engrenant de façon périphérique, logés dans un carter muni d'un ajutage basse pression et d'un ajutage haute pression, pignons dont les axes sont logés dans des corps de palier, dont les surfaces frontales situées du côté du carter ont chaque fois une chambre d'huile de fuite, de surface limitée et-une chambre haute pression, de surface limitée, pour assurer la compensation de la pression axiale, l'axe à pignon denté constituant l'axe de sortie ou l'axe d'entrainement étant relié par l'intermédiaire d'une cavité du carter à la chambre d'entrainement ou de sortie et l'autre axe à pignon dénté comporte un perçage longitudinal, traversant, communiquant avec les chambres de fuite d'huile, les chambres de fuite d'huile des corps de palier pouvant être évacuées par l'intermédiaire d'une évacuation reliée du côté du carter à une chambre basse pression, externe. On connait une telle machine à engrenages sous la dénomination BOSCH HY/MZGS et BOSCH HY/MZFS. Cette machine à engrenages connue est réalisée comme moteur à engrenages, réversible. Dans ce moteur, l'ajutage haute pression et l'ajutage basse pression sont séparés l'un de l'autre sur le plan de la construction, suivant le fonctionnement pour assurer une compensation de la pression axiale dépendant du sens de rotation ; ainsi dans ce cas, il n'est pas possible d'assurer le retour de l'huile de fuite qui résulte du graissage des paliers à pignons dentés, vers le côté basse pression, comme cela est connu pour les moteurs à engrenages ou les pompes à engrenages qui ne tournent que dans un sens.C'est pourquoi, il est prévu un élément d'étanchéité en une seule pièce dans le moteur à engrenages connu, sur les surfaces frontales situées du côté du carter des corps de palier ; cet élément d'étanchéité délimite d'une part le champ de pression pour la compensation de la pression axiale et d'autre part des chambres d'huile de fuite, distinctes dans lesquelles s'accumule l'huile de fuite pour être évacuée de façon extérieure par une évacuation vers le réservoir de liquide. En séparant les chambres de l'huile de fuite vers la chambre basse pression correspondante, on risque une surcharge en pression du côté basse pression du fait de la charge réduite s'exerçant sur la bague d'étanchéité de l'axe de sortie.L'ajutage pour la décharge en pression de la chambre d'huile de fuite est prévu dans le moteur à engrenages connu sur le côté du carter opposé à celui de la sortie de l'axe à pignon denté ; une conduite d'huile de fuite, extérieure, distincte est reliée à cette sortie, cette conduite étant elle-même reliée au réservoir d'alimentation contenant le milieu à mettre en circulation. Dans beaucoup d'applications de pompes à engrenages, il est nécessaire de pouvoir charger en pression le côté basse pression. Le montage de l'ajutage d'huile de fuite du moteur à engrenages connu présente toutefois un certain encombrement du fait des éléments d'ajutage et des conduites, encombrement dont on ne dispose pas dans beaucoup d'applications notamment pour des pompes à engrenages.A titre d'exemple, on ne décrit ici que l'utilisation des pompes à engrenages)comme pompes haute pression pour les chauffages à étranglement, pour huile de graissage comme cela est décrit dans le document DE-OS 29 32 448 ; dans cette application, la pompe de circulation haute pression est en aval de la pompe de mise en circulation d'huile de graissage du moteur à combustion interne et de préférence sur un composant du moteur à combustion interne par exemple le carter du vilebrequin, les carters des pignons etc, de sorte que 1 'éva- cuation des chambres d'huile de fuite, nécessaires ici ne peut se faire que dans des conditions constructives très difficiles, par l'intermédiaire de l'évacuation d'huile de fuite, connue.En outre, le montage connu du moteur à pignons dentés ne convient pas pour une réalisation sous la forme d'un ensemble tandem, pour plusieurs flux de circulation car l'ajutage d'huile de fuite ne permet pas de brider une seconde unité motrice. La présente invention a ainsi pour but dans le cadre d'une machine à engrenages du type cidessus, sans limiter la compensation de la pression axiale des corps de palier, d'assurer une décharge en pression de la chambre de l'huile de fuite en simpli-- fiant du point de vue de l'encombrement nécessaire des éléments d'ajutage ou analogues, et d'améliorer une réalisation de la machine à engrenages comme ensemble de pompes-tandem. A cet effet, l'invention concerne une machine du type ci-dessus caractérisée en ce qu'au niveau de la cavité du carter de machine à engrenages il est prévu un retour d'huile de fuite communiquant avec les chambres d'huile de fuite des corps de palier et la chambre d'entraînement ou de sortie de l'axe à pignon denté, de sorte que les chambres d'huile de fuite peuvent être évacuées par la chambre d'entraine- ment ou de sortie. Ainsi, il est possible de façon particulièrement avantageuse de supprimer les éléments d'ajutage, gênants et encombrants, car l'huile de fuite est envoyée dans la chambre d'entrée ou de sortie de la machine à engrenages, par l'intermédiaire d'une évacuation de fluide de graissage, qui dans la plupart des applications, existe de toute façon pour le graissage des éléments de transmission d'entrainement ou de sortie ; ainsi, sans augmenter l'encombrement, il est possible d'évacuer l'huile de fuite soit séparément, soit en même temps que l'agent de graissage des éléments de transmission. De plus, on dispose ainsi d'une machine à engrenages qui peut être transformée en un ensemble de machines à engrenages tandem, indépendamment de la décharge en pression de la chambre d'huile de fuite. De façon préférentielle, la décharge en pression des chambres d'huile de fuite se fait par un perçage longitudinal prévu dans l'axe d'entraînement ou de sortie, et qui peut être muni d'un élément d'étranglement pour limiter le débit d'huile de fuite qui s'échappe. I1 est également possible selon l'in Invention de supprimer complétement l'élément d'étanchéité prévu généralement dans la cavité de l'axe d'entratne- ment ou de sortie, et d'évacuer l'huile de fuite par la section libre qui subsiste entre le carter et l'axe d'entraînement ou l'axe de sortie. Cela constitue également une solution très avantageuse sur le plan de la fabrication. Dans le cas de machines à engrenages de type tandem, pour plusieurs flux à faire circuler et le cas échéant des flux differents, il est prévu selon l'invention d'assurer l'évacuation des chambres d'huile de fuite de l'ensemble de machines bridées sur la machine munie de l'axe d'entraînement ou de l'axe de sortie, par l'intermédiaire d'un perçage longitudinal réalisé dans l'axe d'entraînement ou l'axe de sortie de la première machine. Dans ce contexte, il est particulièrement intéressant que l'axe d'entraînement ou l'axe de sortie passe dans la cavité du carter sans joint d'étanchéité, la section libre de la cavité de carter communiquant avec les chambres de fuite d'huile et la chambre d'entrainement ou de sortie. I1 est tout aussi intéressant qu'il soit prévu un perçage d'évacuation susceptible d'être relié aux chambres d'huile de fuite et à la chambre d'entraînement ou de sortie en plus de la cavité, dans la paroi du carter comportant la cavité pour l'axe d'entrainement ou de sortie. De façon particulièrement intéressante, la machine à engrenages selon l'invention peut s'utiliser dans une installation du type de celle mentionnée dans le préambule pour chauffer la cabine de conduite d'un véhicule entraîné par un moteur à combustion interne dans lequel l'huile de graissage du moteur à combustion interne est envoyée par une pompe de circulation haute pression, à un échangeur de chaleur par l'intermédiaire d'un élément d'étranglement génerant de la chaleur. Une telle installation est décrite de façon complète dans le document DE-OS 29 32 448. Dans ce cas, la pompe hydraulique haute pression est prévue en aval de la pompe de graissage habituelle du moteur à combustion interne de façon que s'établisse une pression du côté basse pression de la pompe haute pression. I1 en résulte dans les pompes à engrenages habituelles le risque d'une destruction de la bague d'étanchéité de l'axe du fait de la surcharge de la bague d'étanchéité de l'axe d'entraînement, ce qui peut se traduire par une fuite incontrôlée d'huile de graissage du circuit d'huile de graissage du moteur et entrainer la destruction du moteur à combustion interne. La pompe à engrenages selon l'invention élimine complètement ce risque dans le cas d'une telle installation de chauffage, tout en tenant compte de façon optimale de la place de montage, limitée dans les moteurs à combustion interne et dans l'installation de chauffage à bord de véhicule.Comme la pompe à engrenages pour de telles installations est directement entraînée par le moteur à combustion interne, et est bridée directement sur une chambre d'entraînement communiquant avec le carter d'huile du moteur à combustion interne, l'huile de fuite peut revenir directement dans le carter d'huile du moteur. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un premier exemple de réalisation d'une machine à engrenages selon l'invention. - la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un second exemple de réalisation d'une machine à engrenages selon l'invention. - la figure 3 est une vue en coupe schématique d'une machine à engrenages selon l'invention en montage tandem. - la figure 4 est une vue schématique d'une application préférentielle d'une pompe à engrenages selon l'invention à une installation de chauffage par étranglement de la circulation d'huile de graissage dans un moteur à combustion interne. Selon les figures, les éléments qui ont fondamentalement la même fonction portent les memes chiffres de référence. Le moteur à pignons dentés comprend une partie médiane de carter 1 qui est fermée de part et d'autre par un couvercle de carter 2 et 3. A l'intérieur du carter se trouvent deux pignons dentés 4 et 5 qui engrènent par leur périphérie ; ces pignons sont montés sur des axes 6, 7 logés dans des corps de palier 8, 9. De façon non représentée en détail, il est prévu chaque fois une chambre haute pression au niveau des surfaces frontales, du coté du carter, des corps de palier 8 et 9, et dont la surface est délimitée par un organe d'étanchéité 101 ; ainsi, les corps de palier 8 et 9 sont pressés contre les surfaces frontales des pignons dentés 4 et 5 en fonction de l'action de la haute pression. L'axe à pignon denté 6 est réalisé sous la forme d'un axe dientraine- ment et sort du carter de la pompe à engrenages en passant par une cavité 10 du couvercle de carter 3 pour aller vers une chambre d'entraînement ou de sortie non représentée en détail.L'étanchéité du corps de l'axe d'entraînement 6 est assurée par un élément d'étanchéité li prévu dans la cavité 10 Les ajutages haute pression et basse pression, non représentés, sont séparés l'un de l'autre, de sorte que l'huile de fuite qui sort des chambres d'huile de fuite 12, au niveau des zones de palier des pignons dentés, est évacuée selon 1 'in- vention de la zone de la cavité 10, du coté du carter, dans la chambre d'entraînement ou de sortie, pour éviter toute destruction de l'élément d'étanchéité d'axe 11. Pour cela, les chambres d'huile de fuite 12 sont reliées par des perçages 13 et par un perçage longitudinal 14 prévus dans l'axe 7 de la roue dentée. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 1, l'huile de fuite est évacuée hors du carter de la pompe par un perçage longitudinal 15 prévu dans l'axe à pignon denté 6. Pour limiter le débit maximum d'huile de fuite évacuée, il est prévu un élément d'étranglement 16. En outre dans le cas présent, il est prévu un élément de surveillance de pression 22 dans les chambres d'huile de fuite 12. Cela permet de surveiller le débit d'huile de fuite qui s'échappe, par exemple en fonction de l'usure de la machine à engrenages. L'élément de surveillance de pression 22 peut par exemple être relié à un voyant de contrôle qui réagit à une pression maximale prédéterminée dans les chambres d'huile de fuite ou encore etre relié par exemple par un circuit, directement à l'entraînement de la machine à engrenages de façon que cette machine soit arrêtée lorsque l'on dépasse une pression maximale. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, l'axe d'entrainement 6 traverse la cavité 10 sans élément d'étanchéité 9 la décharge en pression des chambres d'huile de fuite se fait par la section libre 17 qui subsiste entre le couvercle de carter 3 et le corps de l'axe d'entralnement 6. Pour compléter la décharge des chambres d'huile de fuite, cet exemple de réalisation comporte un perçage d'évacuation 18 en plus de la cavité 10 réalisée dans le couvercle de carter 3, ce perçage étant lui-même relié à la chambre d'entraîne ment ou de sortie. L'exemple de réalisation de la figure 3 montre une machine à engrenages A, selon l'invention, qui est bridée sur une pompe à engrenages B, connue, pour former un ensemble de machines à engrenages de type tandem. La pompe à engrenages B, connue, représentée à droite à la figure 3, comporte également des corps de palier 8, 9 à compensation de pression axiale (non représentée) ; toutefois, les chambres d'huile de fuite 12 sont reliées à ce côté basse pression de la pompe par un perçage non représenté. L'axe d'entraine ment à pignon denté 19 de la pompe à engrenages B, connue, est couplé pour l'entraînement à l'axe d'en traînement 6 de la pompe à engrenages A réalisée selon l'invention ; cet axe 19 traverse une cavité 20 réalisée dans le couvercle de carter 2 de la pompe à engrenages B pour rejoindre l'axe d'entraînement 6 de la pompe à engrenages 8 selon l'invention.Les chambres d'huile de fuite 12 de la pompe a engrenages A selon l'invention sont elles-mêmes reliées par un perçage longitudinal 14 réalisé dans l'arbre de sortie 7 et par des perçages 13 ; l'huile de fuite qui s'écoule par un perçage lon gitudinal 21 prévu dans l'axe d'entrainement 19 de la pompe à engrenages B, est évacuée vers la chambre d'en traînement de l'ensemble tandem. La figure 4 montre schématiquement une application préférentielle à un système de chauffage à étranglement pour l'huile de graissage d'un moteur à combustion interne ; dans cette application, le problème qui se pose à l'invention résulte de l'action de la pression du côté basse pression par la pression de refoulement de la pompe d'huile de graissage, habituelle et de l'emplacement limité pour la pompe haute pression. Dans ce cas, une pompe d'huile de graissage .24, habi tuelle, prend l'huile dans une bâche à huile 23 d'un moteur à combustion interne non représenté en détail, pour l'envoyer dans un radiateur d'huile 25 et à tra vers un filtre d'huile de graissage 26 pour alimenter les points de graissage 27 du moteur à combustion in terne. Au niveau d'un point de dérivation central 28 qui peut être réalisé comme élément de soupape réglable, l'huile de graissage qui est soumise à la pression dyan mique de la pompe 24 est envoyée à la pompe à engrenages A selon l'invention ; cette pompe comprime l'huile de graissage à une pression très élevée de l'ordre de150 x9,81 Pascals puis envoie cette huile de graissage à un élément d'étranglement 29 qui détend l'huile à la pression de circulation normale, de sorte que l'huile s'échauffe.Schématiquement cette figure montre la pompe à engrenages A avec l'axe d'entraînement 6 et l'élément d'étranglement 16, cette pompe étant entrainée directement par le moteur à combustion interne et comporte le retour vers la bâche à huile 23 du moteur, directement à l'intérieur d'une chambre d'entraînement. Comme cela découle de la figure, le retour de l'huile de fuite vers la bâche à huile du moteur 23 est possible de façon simple. L'huile de graissage qui s'échauffe sur 1' élément d'étranglement 29 est envoyée à un échangeur de chaleur de chauffage 30 et revient au circuit d'huile de graissage, normal, à l'embranchement 31. Pour régler la puissance de chauffage de l'échangeur de chaleur 30, il est prévu un répartiteur de débit 32, réglable qui commande une conduite de dérivation 33 et la conduite 35 munie d'une soupape d'arrêt 34 pour l'échangeur de chaleur de chauffage 30. REVENDICATIONS 10) Machine à engrenages (pompe ou moteur) pour des milieux autolubrifiants, comportant au moins deux pignons dentés engrenant de façon périphérique, logés dans un carter muni d'un ajutage basse pression et d'un ajutage haute pression, pignons dont les axes sont logés dans des corps de palier, dont les surfaces frontales situées du côté du carter ont chaque fois une chambre d'huile de fuite, de surface limitée et une chambre haute pression, de surface limitée, pour assurer la compensation de la pression axiale, l'axe à pignon denté constituant l'axe de sortie ou l'axe d'entraînement étant relie par l'intermédiaire d'une cavité du carter à la chambre d'entraînement ou de sortie et l'autre axe à pignon denté comporte un per çage longitudinal, traversant, communiquant avec les chambres de fuite d'huile, les chambres de fuite d'huile des corps de palier -pouvant être évacuées par l'intermédiaire d'une évacuation reliée du côté du carter à une chambre basse pression, externe, machine caractérisée en ce qu'au niveau de la cavité (10) du carter de machine à engrenages (3), il est prévu un retour d'huile de fuite (15, 17, 18? 21) communiquant avec les chambres d'huile de fuite tel2) des corps de palier (8, 9) et la chambre d'entraînement ou de sortie de l'axe à pignon denté (6), de sorte que les chambres d'huile de fuite (2) peuvent être évacuées par la chambre d'entraînement ou de sortie. 20) Machine à engrenages selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'axe de sortie ou l'axe d'entraînement (6) comporte un perçage longitudinal (15), traversant, qui communique avec les chambres de fuite d'huile (12), et qui relie les chambres à huile de fuite (12) avec la chambre d'entrainement ou de sortie. 30) Machine à engrenages selon la revendication 2, caractérisée en ce que le perçage longitudinal (15) de l'axe d'entraînement ou de l'axe de sortie comporte un élément d'étranglement (16). 40) Machine à engrenages selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'axe d'entraînement ou l'axe de sortie (6) passe dans la cavité (10) du carter sans joint d'étanchéité, la section libre de la cavité de carter (17) communiquant avec les chambres de fuite d'huile (12) et la chambre d'entraînement ou de sortie. 50) Machine à engrenages selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'il est prévu un perçage d'évacuation (18) susceptible d'être relié aux chambres d'huile de fuite (12) et à la chambre d'entraînement ou de sortie en dehors de la cavité (10), dans la paroi (3) du carter comportant la cavité (10) pour l'axe d'entraînement ou de sortie (6). 60) Machine à engrenages selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément de surveillance de pression (22) associé aux chambres de fuite d'huile (12). 70) Machine à engrenages selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, en montage tandem pour plusieurs circuits de circulation, le cas écheant différents, machine dans laquelle l'axe d'entraînement ou de sortie (19) d'une première machine est logé des deux côtés dans des cavités de carter et est relié à l'axe d'entraînement ou de sortie (6) de la seconde machine (A), machine caractérisée en ce que l'evacua- tion de la chambre d'huile de fuite (12) de la seconde machine (A) se fait par un perçage longitudinal (21) prévu dans l'axe d'entraînement ou de sortie (19) de la première machine (B). 80)Procédé et applicatioh d'une pompe à engrenages (A) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 comme pompe de circulation haute pression dans une installation de chauffage de l'air notamment d'une cabine de conduite d'un véhicule ou analogue, installation dans laquelle l'huile de graissage ou le liquide hydraulique d'un moteur à combustion interne est envoyé par l'intermédiaire d'une pompe de circulation haute pression (A), bridée sur un carter de l'ensemble d'entrainement du moteur à combustion interne par exemple le carter de vilebrequin, le carter de pignons ou analogue, et est entratnéepar cette unité d'entrainement pour envoyer le liquide à travers un élément d'étranglement (29) engendrant de la chaleur et alimenter un échangeur de chaleur d'air ambiant (30).