Brevet FR2585077A1 — publié le 19870123

POMPE A DEBIT VARIABLE La présente invention se rapporte à un système de génération de débit du type pompe à débit variable, qui s'applique notamment à 1' alimentation en carburant des moteurs. Les dispositifs de génération de débit variable à haute pression font généralement appel à des pompes à piston. Dans ces types de pompe, on fait varier la course du piston de manière mécanique. Du fait des pressions mises en jeu, et de la précision exigée dans 1' ense m ble mécanique, ces dispositifs connus présentent l'inconvénient d' avoir une très grande complexité. D'autre part les efforts mis en oeuvre dans cet ensemble nécessitent un usinage de très grande précision de tous les composants. Dut autre part ces dispositifs sont difficiles à adapter à une con mande électrique, car il y a toujours des problèmes d'interface. n faut donc la plupart du temps, des systèmes électro-hydrauliques qui sont de grands consommateurs d'énergie, ce qui donne un très mauvais rendement. Le but de la présente invention est de proposer un système de génération de débit, du type pompe à débit variable à haut rendement, 4ui soit libre de toute liaison mécanique continue avec la prise de mouve m ent. A cet effet, l'invention à pour objet une pompe à débit variable qui comporte au moins un piston associé à une chambre ; ledit piston coopérant aven une surface animée d'un mouvement alternatif à déplacement constant. Le piston est libre de toute liaison mécanique continue avec ladite surface. La chambre est associée à un système de ràglage de débit, qui est disposé en amont de cette chambre. De plus la chambre est n unie d' un clapet sur son alimentation, et elle est munie d'un clapet sur son refoule ment. Le système de règlage est alinOnté par une pompe de gavage. Elle est agencée de manière que la chambre est constituée directement par le piston, qui coulisse dans le corps de la pompe. La chambre est limitée par le fond du corps de pompe, et par la face supérieure du piston. Selon un mode de réalisation de l'invention, la surface est constituée par la partie supérieure d' un poussoir, qui coopère par l'intermédiaire de sa face inférieure avec une came liée à la prise de mouvement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le poussoir coulisse dans un guide, et ledit poussoir est maintenu en contact avec la came par un ressort. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de règlage de débit consiste en un étrangleur fixe, qui est associé à un limiteur de pression règlable muni d' une commande. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de règlage de débit consiste en un étrangleur variable muni d' une commande et associé à un limiteur de pression. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de règlage de débit consiste en un distributeur proportionnel muni d'une commande et associé à un limiteur de pression. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de réglage consiste en un distributeur muni d' une commande, et associé à un limiteur de pression. La pompe à débit variable selon l'invention présente ainsi l' avantage de ne pas nécessiter de liaison mécanique entre le piston et la prise de mouvement. De ce fait on peut l'adapter facilement à une commande électrique, car on évite les problèmes d'interface. De plus r ensemble présente un très bon rendement, et la simplicité du dispositif entrain un prix de revient peu élevé. D' autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui suit des modes de réalisation donnés à titre d'exemple en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique avec une coupe partielle de la pompe à débit variable selon l'invention ;; - la figure 2 est une coupe d'un mode de réalisation de la pomRe de la figure i - la figure 3 est une vue schématique des éléments de réglage et de commande de la pompe de la figure 1 - @ a figure 4 est une vue schématique analogue à la figure 3 d'un autre mode de réalisation de l'invention - la figure 5 est une vue schématique analogue à la figure 3 d'un autre mode de réalisation de l'invention - la figure 6 est une vue schématique analogue à la figure 3 d'un autre mode de réalisation de l'invention. L'ensemble du dispositif de pompe à débit variable selon l'invention est représenté schématiquement sur la figure 1. Cet ensemble comprend la DO n p à débit variable proprement dite qui est constituée d'un piston 1, qui coulisse dans un alésage 20 aménagé dans le corps 17 de la pompe. Le piston 1 coopère avec une surface 3 qui est animée d'un mouvement alternatif à déplacement constant. Cette surface 3 est liée à la prise de mouvement. Le piston 1 est libre de toute liaison continue avec cette surface 3. :a han brie 2 est constituée directement par le débattement du piston 1 dans l'alésage 20. La chambre 2 est limitée par le fond 18 du corps de pompe 17 et par la face supérieure 22 du piston 1. La face inférieure 21 du piston 1 coopère avec la surface 3, qui appartient à un poussoir 11. Ce poussoir 4 coulisse librement dans un guide 23. La face inférieure 19 du poussoir 4 est associé à une came 5 qui est lié à la prise de mouvement matérialisée par un arbre 6. La chambre 2 est munie sur I' alimentation d'un clapet 7 et sur le refoule ment d' un clapet 8 ; la chambre 2 étant associée à un système de règlage de débit 9 disposé en amont du clapet 7. Le circuit d'alimentation comprend un réservoir 11 dans lequel aspire une pompe de gavage 10 par l'intermédiaire d'un canal 12. Cette pompe de gavage 10 refoule dans un canal 13, qui alimente le système de règlage de débit 9. On appel la pression qui règne dans le canal 13 pression d'alimentation Pl3- Le système de réglage de débit 9 alimente directe ment un canal de gavage 14 dans lequel règne la pression de gavage î P14- Le canal de gavage 14 reli ainsi le système de régalage de débit 9 avec le clapet d'alimentation 7. Le clapet de refoulement 8 est "relié directement à un canal de refoulement 15" branché sur 1' utilisation. On convient d'appeler P2 la pression qui règne dans la chambre 2 de la pompe, tandis que les différents débits sont repérés : Q13 pour le débit d'alimentation qui règne dans le canal 13, Q14 pour le débit de gavage qui règne dans le canal 15, et Q15 le débit de refoulement qui règne dans le canal 15. n faut noter dans le cas de la figure 1 que le déplacement de la came 5 dépend du désaxe ment entre cette ce me 5 et l' axe de l' arbre 6, qui passe par l'axe 16 du piston 1 de la pompe. La pompe à débit variable selon l'invention comporte ainsi une surface 3, qui est animée d'un mouvement alternatif procuré par une came 5. n faut noter que ce mouvement alternatif peut être procuré par tout autre moyen, et que le déplacement de la surface 3 est constant quelque soit la cylindrée voulue pour la pompe. L'amplitude maximale de ce déplacement de la surface 3 définie une course C3. Lorsque la surface 3, au cours du cycle du fonctionnement, s' éloigne de l' alésage 20, le piston 1 est repoussé par le liquide arrivant de la pompe de gavage 10 au travers du clapet d'alimentation 7. Le débit d'alimentation Q13 est fixé par le système de règlage de débit 9, qui sera décrit ci-après. La quantité de liquide introduite au moyen du système de règlage de débit 9 permet au piston 1 d'effectuer une course C1 compris entre O et la course C3 de la surface 3.Dans la poursuite du cycle de fonctionnement, le déplacement de la surface 3 s'inverse, et cette surface 3 vient ainsi au contact avec la face inférieure 21 du piston 1. n faut noter qu' à l' endroit du contact, on peut prévoir éventuellement une disposition particulière destinée à limiter le choc. Cette disposition n' est pas décrite car elle fait appel à des moyens connus par l'homme du métier. La surface 3 avant de venir en contact avec la face inférieure 21 du piston 1, effectue une course morte C m qui est égale à la différence entre C3 et C 1' c'est-à-dire que la course morte Cm est comprise entre O et C3.La course du piston 1 est alors égale à la différence entre C3 et C m c' est-à-dire à la valeur C1. Le produit de la course C1 du piston 1 par la surface dudit piston 1 défini la quantité de liquide refoulé par le piston 1 au travers du clapet de refoulement 8. Ce produit est la cylindrée de la pompe à ce moment donné, et il est fonction de la valeur règlée par le système de réglage de débit 9. La figure 2 montre un mode de réalisation de la pompe à débit variable selon l'invention. Dans cette réalisation l'arbre 6 qui porte la came 5 est supporté directement par deux paliers 35 montés dans le guide 23 du poussoir 4. Un ressort 24 est monté entre la surface 3 du poussoir 4 et la partie inférieure du corps 1 7 de la pompe. Un pur nier mode de réalisation du système de règlage de débit 9 est représenté sur la figure 3. Le système de réglage de débit 9 comprend un étrangler fixe 25 monté sur le canal 13 et alimentant le canal 14. Un limiteur de pression règlable 36 est monté en dérivation en amont de l'étrangleur fixe 25, et i est piloté par une commande 31. Ce premier mode de éalisation permet de régler la cylindrée de la chambre 2 en réglant la pression d'alimentation P13 qui s'établit dans le canal 13. Lorsque la surface 3 commence sa course de déscente, le débit traversant l' étrangleur fixe 25 est donné par la relation avec a = coefficient de striction S25 = section de l' étrangleur 25 p = masse volumique du fluide. Si 1' on appelle k le coefficient qui vaut La pompe à débit variable ne refoulant que pendant la moitié de la rotation de l' arbre 6, le débit de refoule ment Q1 5 sera avec comme valeur maximale pour Q15 Q15 = cylindrée géométrique . N . n avec : cylindrée = volume maximal de la chambre 2 N = vitesse de l'arbre 6 n = rendement volumétrique de la pompe La cylindrée apparente a pour valeur Q15/N et la cylindrée apparente efficace que l' on appelera dans la suite de la description cylindrée efficace Ce vaut avec con me valeur maximale pour la cylindrée efficace Ce = cylindrée . La commande 31, en agissant sur le limiteur de pression 26, permet de règler la pression d'alimentation p13, et comme on vient de le voir de régler ainsi la cylindrée de la pompe pour un régime donné. Un autre mode de réalisation du système de réglage de débit 9 est représenté sur la figure 4. Le système de règlage de débit 9 comprend un étrangleur variable 28 monté sur le canal 13 et alimentant le canal 14 ; cet étrangleur variable 28 est piloté par une commande 32. Un limiteur de pression 27 est monté en dérivation en avant de l'étrangleur variable 28. Ce mode de réalisation permet de règler la cylindrée de la chambre 2 en réglant le débit d'alimentation Q13 avec une pression d'alimentation p13 constante. Dans ce cas la cylindrée efficace Ce est donnée par la relation avce S28 = section de l'étrangleur variable 28. La commande 32, en agissant sur r étrangleur variable 28, permet de régler la cylindrée de la pompe pour un régime donné. in autre mode de réalisation du système de règlage de débit 9 est représenté sur la figure 5. Le système de règlage de débit 9 comprend un distributeur proportionnel 29 monté sur le canal 13 et alimentant la canal 14 ; ce distributeur proportionnel 29 est piloté par une commande 33. Un limiteur de pression 27 est monté en dérivation en amont du distributeur proportionnel 29. Ce mode de réalisation permet de règler la cylindrée de la chambre 2 en divisant le débit d'alimentation Q13. Le débit Q13 de la pompe de garage 10 se divise entre le besoin en gavage Q14 et le débit excédentaire ou débit de fuite Qf. La proportion entre le débit de fuite Qf est réalisé par le distributeur proportionnel 29, qui est piloté par la commande 33. La pression d'alimentation P13 s'ajuste d'elle-même, néanmoins un limiteur de pression 27 est prévue par sécurité et pour limiter la pression au départ ou au cours des changements de régime. Dans ce cas la cylindrée efficace Ce est donnée par la relation Ce= (Q13-Qf). #/N ou la valeur (Q13-Qf) dépend de la commande 33 et Ce = Q14.n/N. Si la vitesse N est identique pour la pompe de gavage 10 et pour la pompe à débit variable, on a la relation Q13 = Cg . N avec Cg = cylindrée de la ponpe de gavage 10. Le distributeur proportionnel 29 ayant un rapport de division de débit R, on a q14 = Q13 . R donc Ce = Q13 . P . n/N ou Ce = Cg . R . n Le règlage du rapport de division R du distributeur proportionnel 29, par la commande 33, permet alors de fixer la cylindrée de manière indépendante du règime. Un autre mode de réalisation du système de réglage de débit 9 est représenté sur la figure 6. Le système de règlage de débit 9 comprend un distributeur 30 monté sur le canal 13 et alimentant le canal 14 ce distributeur 30 est piloté par une con mande 34. Un limiteur de pression 27 est monté en dérivation en amont du distributeur 30. Ce mode de réalisation permet de régler la cylindrée de la chambre 2 par une commande séquentiel. Le distributeur 30 à deux positions est placé sur le canal de gavage lir. Ce distrbuteur 30 est piloté par la commande 34 de manière synchrone avec la rotation de la pompe à débit variable. De ce fait c' est le temps d'ouverture du distributeur 30 qui détermine le débit de gavage Q14. On a la relation avec S30 = section de passage du distributeur 30 t = temps de commande du distributeur 30, T = période du signal de commande de 34. La pompe à débit variable ne refoulant que pendant la moitié de sa rotation, e débit de refoulement Q15 sera ou la cylindrée efficace Comme la période T en seconde est bien la vitesse N en tours par seconde par la @elation : T = 1/N On a la cylindrée efficace qui est donnée par la relation Le règlage du temps t pour la commande 34 permet donc de fixer la cylindrée de manière indépendante du régime. Les différentes commandes 31, 32, 33 et 34 permettent d'élaborer un signal de pilotage par fluide mécanique ou électrique. Ce signal maintient la cylindrée à la valeur voulue en fonction de paramètres extérieurs, tels que la prcssion, le débit, la puissance ou tout autre. REVENDICATIONS 1.@@mpe à débit variable comportant au moins un piston (1) associé à une chambre (2), ledit piston (1) coopèrant avec une surface (3) animée d' mouvement a@ternatif à déplacement constant, caractérisée en ce ue le le piston (1) est libre de toute liaison mécanique continue avec ladit- surface (3) ; et que @adite chambre (2) est associée à un système de réglage de débit (9) disposé en amont, et qu'elle est munie d'un cle@et (@) sur l'a@mentation et d'un clapet (8) sur le refoulement : ledit système de réglage (9) étant alimenté par une pim@ de @avage (10). 2. Pompe à débit variable selon la revendication 1, caractérisée directement par le piston (1) qui coulisse dans un corps de pompe (17), ladite chambre (2) est 1imitée par le fond (1R) du corns de pompe (17) et par la face supérieure (22) du piston (1). 3. Pompe à débit variable selon la @evendication 1, carat7térisée en ce que la surface (3) est la partie supérieure d' un poussoir (4) qui coopère par @'intermédiaire de sa face inférieure (19) avec la came (5). 4. Pompe à débit variable selon la revendication 3, caractérisée en ce @u@ le poussoir (4) coulisse dans un guide (23), et qui est maintenu en contact ave la came (5) par un ressort (24). 5. Pomp@ 3 débit variable selon 'a revendication 1, caractérisée en ce que le systè r, e de règlage de débit (9) consiste en un étrangleur fixe (5) @ss@@ié à @n limiteur de pression règlable (25) muni d'une commande (31). n n débit varia9' selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système de règlage de débit (9) consiste en un étrangleur v@@iab@ (2@) m@ni d'une commande (32) associée à un limiteur de pression (27). 7. Po Pom pe à débit variable selon la revendication 1, caractérisée en ce e le système de gèglage de débit (9) consiste en un distributeur proportionnel (29) munie d'une cern ande (33) associé à un limiteur de pression (27). 8. Pompe à débit variable selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système de réglage de débit (9) consiste en un distributeur (30) m@nie d'une commande (34), et associé à un limiteur de pression (27).