Brevet FR2586066A1 — publié le 19870213

Pompe à huile. L'invention concerne une pompe à huile de véhicule automobile comportant une couronne à denture intérieure montée- rotative dans un carter et comportant des dents dont les flancs sont cintrés avec une forme concave, un pignon à denture extérieure comportant 10 à 22 dents possédant des flancs cintrés avec une forme convexe et engrenant avec la couronne à denture intérieure et qui est monté sur le bout de l'arbre d'entraînement du véhicule automobile et est entraîné par ce dernier, et comportant un organe de remplissage qui remplit la majeure partie de sa longueur l'espace libre, situé én vis-à-vis de la position d'engrènement le plus profond, entre les cercles de tête du pignon et la couronne dentée et qui est limité du côté du pignon, par la surface cylindrique correspondant au cercle de tête du pignon, et du côté de la couronne à denture intérieure, par la surface cylindrique correspondant au cercle de tête de la couronne à denture intérieure, et contre lequel glissent de façon étanche les surfaces des têtes des dents de la couronne dentée et dl pignon. On connaît de telles pompes à huile pour des transmissions automatiques de véhicules automobiles. Lorsque la pompe à huile conforme à l'Invention peut être également montée de cette manière, elle est notamment et de préférence une pompe à huile servant à alimenter en huile un moteur à combustion interne, dont le pignon est monté sur le vilebrequin du moteur à combustion interne et est entraîné par ce dernier. L'organe de remplissage est de préférence solidaire de l'une des deux parois frontales de l'espace de travail, dans lequel les deux pignons ou roues dentées circulent, en étant réalisés par exemple d'un seul tenant avec ces derniers. Même si le nombre des dents du pignon peut être compris entre 10 et 22, ce nombre de dents est de préférence compris entre 12 et 19.Plus le nombre des dents est élevé, plus la hauteur des dents est faible et par con séquent plus l'écoulement entraîné est faible. Le nombre des dents est limité, vers le bas,par la géométrie des dents et par les conditions d'engrènement. Etant donné que l'on doit conserver une valeur aussi faible que possible au diamètre extérieur de la roue ou couronne à denture intérieure afin de conserver de faibles pertes par frottement et que le cercle de base des dents du pignon est important en raison du passage du vilebrequin ou de l'arbre d'entrainement, les possiblités du constructeur pour le dimensionnement d'une telle pompe sont limitées. En raison du faible diamètre de la couronne à denture intérieure, la différence des nombres de dents doit être faible. Mais la différence entre les nombres de dents doit en outre être suffisamment importante pour garantir une place suffisante pour un organe de remplissage suffisamment épais, étant donné qu'un organe de remplissage trop mince tend à faire l'objet de déformations et de vibrations. Les pompes connues du type indiqué plus haut sont avantageuses dans la mesure où les flancs, cintrés avec une forme concave, des dents de la couronne à denture intérieure fournissntun très bon roulement des flancs des dents lors de l'engrènement. De même la denture est relativement insensible vis-à-vis de variations de l'entre-dents. L'invention a pour objet de perfectionner la pompe déjà connue de manière à réduire les pertes dans cette pompe et à obtenir une puissance maximale d'entraînement, par rapport au volume de construction (produit de la pression de travail par le débit). A cet effet l'invention a pour but d'optimiser la forme des dents de manière a) que l'on obtienne une étanchéité optimale entre les dents du pignon et les dents de la couronne à denture intérieure, à l'emplacement de l'engrènement le plus profond entre les dents, b) que les chambres d'entraînement du liquide entre les dents et l'organe de remplissage deviennent aussi volumineuses que possible, c) que le glissement spécifique, qui réduit le rendement, entre les flancs des dents en prise soit maintenu à une taleur aussi faible que possible, d) que les à-coups hydrauliques et les pertes par chocs, qui réduisent le rendement et sont provoqués par les variations en- partie discontinues des volumes d'entraînement dans une pompe à engrenages ou dans un moteur à engrenages, soient réduits, et e) que ces objectifs puissent être atteints grâce à une possiblité de fabrication simple et une reproductibilité simple de la forme des dents. Ce problème est résolu conformément à l'invention gracie au fait que le rapport du diamètre du cercle primitif de la couronne à denture intérieure au diamètre du cercle primitif du pignon est compris entre 1,5 et 1,3 - et mieux approximativement entre 1,25 et 1,27 - que la hauteur des dents est comprise entre 0,095 fois et 0,125fois le diamètre TR du cercle primitif du pignon, que dans la couronne à denture intérieure, la largeur BHF de la base des dents est comprise entre 1,7 fois et 2,2 fois et de préférence entre 1,8 fois et 1,9 fois la hauteur des dents, que le rapport de la largeur de la base des dents à la largeur de la tête des dents est compris entre 4 et 7roi5 et de préférence entre 6 et 7 dans le cas de la couronne à denture intérieure, et que les flancs des dents de l'un des éléments formés par le pignon et la couronne à denture intérieure corespondent à la forme définie par le roulement sur l'autre desdits éléments (les dimensions indiquées des dents n'étant que faiblement différentes dans le cas du pignon et dans le cas de la couronne à denture intérieure). Il est avantageux que les flancs des dents de l'un des éléments formés par le pignon et la couronne à denture intérieure soient déterminés au moins approximativement res pectivement par un arc de cercle1 dont le centre se situe avantageusement à l'intérieur du cercle de tête de cet élément denté. De préférence les flancs de la couronne à denture intérieure sont définis par un arc de cercle. La forme des flancs des dents du pignon est alors définie par roulement dans la couronne à denture intérieure.Ces indications ne signifient pas que l'élément denté, à savoir le pignon ou la couronne à denture intérieure, qui est défini par un roulement ,est fabriqué à l'aide du même outil que l'autre élément denté ; ces indications sont au contraire censées exprimer que l'élément denté défini par roulement possède une forme de dents que l'on obtient lorsque cet élément denté est construit de façon correspondante. En raison de la forme au moins approcîmativement en arc de cercle (ou une forme précise de surface cylindrique) des flancs des dents de l'un des éléments dentés, la denture doit correspondre, conformément à l'invetion, à une denture en forme de trochoide. Cette forme de réalisation avec des dents dont les flancs sont en forme d'arc de cercle présente de gros avantages consistant en ce qu'elle peutêtre dimensionnée, déterminée et fabriquée aisément de façon précise. Mais la forme d'arc de cercle peut également être remplacée par une courbe se rapprochant d'un arc de cercle et correspondant à une autre définition mathématique, par exemple à celle d'une parabole ou d'une ellipse, tant que le rayon de la courbe de remplacement ne varie pas beaucoup dans sa zone définissant le flanc de la dent, c'est-d-dire varie par exemple de moins de 3 % à 5 %. Cependant de préférence la forme des flancs des dents est déterminée par un arc de cercle exact. Comme le montrent les dessins annexés à la présente demande, on peut concevoir une denture conforme à l'invention de manière que la dent du pignon remplisse entièrement, à quel quels variations minimales après l'espace des entre-dents de la couronne à denture intérieure. Ceci fournit non seulement une excellente étanchéité au niveau de l'emplacement de l'engrènement le plus profond entre les dents, mais en outre des espaces morts faibles au point d'être négligeables. En outre, conformément à l'invention, le degré de recouvrement est relativement élevé. C'est pourquoi il est recommandé de disposer les ouvertures d'admission et de refoulement du liquide entraîné, à proximité d'un emplacement où l'engrènement entre les dents est le plus profond. Le rapport des diamètres primitifs de la couronne à denture intérieure et du pignon détermine également la différence entre les nombres des dents pour la couronne à denture intérieure et pour le pignon, étant donné que c'est simultanément le rapport du nombre de dents. Ce rapport est par conséquent toujours un nombre entier dans la pratique et compte tenu des valeurs limites indiquées plus haut, le nombre maximal des dents de la couronne à denture intérieure, qui est possible dans le cas d'un pignon à 22 dents, est égal à 28.Etant donné que la différence entre les nombres des dents doit être égal au moins à 2, on obtient par conséquent dans la pratique les rapports suivants entre les nombres des dents 12 13 .13 .14 .14 .15 15 16 17 18 18 10 10 11 12 11 '12 '73 '73 '14 '14 '15 19 19 .20 .20 .21 .22 .21 22 23 22 23 15 16 16 17 17 17 18 18 18 19 19 24 .23 .24 .25 .26 .25 .26 .27 .26 .27 .28 19 20 20 20 20 21 21 21 22 22 22 Dans la pratique on préfère une différence de 3 entre les nombres des dents.A cet effet, on utilise en premier lieu pour obtenir cette différence, des pompes dont les rapports des nombres de dents sont 13 r 14 r 15 r 16 . 17 r 18 ;li 10 11 12 13 14 15 16 20 ; 21 ; 22 et 23 . Etant donné que le rapport des nom17 18 19 20 bres des dents est avantageusement un nombre premier, le premier, le sixième et le neuvième rapports sont moins préférés. La règle générale est que plus le nombre des dents du pignon est faible, plus la différence entre les nombres des dents doit être également faible. Des différences assez élevées entre les nombres des dents peuvent naturellement être plus facilement obtenues dans le cas de nombre de dents globaux plus élevés. Cependant il faut utiliser en général un rapport relativement élevé du.diamètre primitif dans la cas d'un petit nombre de dents et un petit rapport des diamè tresdemtcercles primitifs dans le cas d'un nombre élevé de dents du pignon. Si l'on choisit le pignon comme élément de réfé- rence pour la conception de la machine à engrenages, on obtient un agencement particulièrement approprié lorsque la hauteur des dents est comprise entre 0,1 fois et 0,11 fois le diamètre primitif du pignon. Conformément à l'invention l'inclinaison des flancs des dents par rapport au rayon de l'élément denté à une importance essentielle. Cette inclinaison augmente de préfé- rence depuis environ 30 au niveau de la base de la dent jusqu'à environ 500 au niveau de la tête de la dent, dans la cas du pignon, tandis qu'elle diminue, dans le cas de la couronne à denture extérieure, depuis environ 500 au niveau de la base de la dent jusqu'a environ 300 au niveau de la tête de la dent. Naturellement l'allure du flanc des dents dans le cas du pignon est toujours légèrement plus pentu que dans le cas de la couronne à denture intérieure. Ceci est valable notamment -pour la base des dents du pignon. Une telle allure du flanc des dents est considérée comme optimale. De préférence le centre du cercle définissant au moins de façon approchée les flancs des dents est situé à l'intérieur du cercle de tête des dents. Le rayon de ce cercle est de préférence compris entre 0,4 fois et 0,5 fois et mieux est égal à 0,45 foisle diamètre primitif du pignon. Si le centre se situe à l'extérieur du cercle de tête, le rayon est supérieur, c'est-à-dire qu'il est par exemple double. Ceci fournit également une optimisation de la forme des dents en rapport avec le but indiqué plus haut, ce cintrage correspondant à un cercle, en liaison avec l'inclinaison indiquée plus haut des flancs des dents par rapport au rayon de la roue,améliore encore la coïncidence élevée entre la forme des dents du pignon et la forme de l'entredents de la couronne à denture intérieure. L'inclinaison des flancs des dents par rapport au rayon de l'élément denté au point d'intersection avec le cercle primitif est égal de façon appropriée à une valeur comprise entre 350 et 400 aussi bien dans le cas de la couronne à denture intérieure que dans le cas du pignon, auquel cas naturellement cette cote ne peut coïncider que de façon approchée pour les deux éléments dentés. En général les dents de la couronne à denture intérieure et du pignon sont symétriques par rapport à un rayon de l'élément denté. Naturellement lors de la conception de la pompe à huile conforme à l'invention, il faut tenir compte des principes usuels de la technique des dentures. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après d'une pompe à huile conforme à l'invention pour un moteur de véhicule automobile comportant un pignon monté sur le vilebrequin du véhicule, en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente une coupe de la pompe dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de cette dernière conformément à la ligne I-I sur la figure 3 la figure 2 représente, en vue fortement agrandie, la zone d'engrènement le plus profond entre les dents des éléments dentés de la pompe ; et la figure 3 représente la coupe verticale III-III de la figure 1, à une échelle légèrement différente. Dans la coupe axiale de la pompe représentée sur la figure 3, on identifie dans la partie de gauche un élément 4 d'un carter principal et, dans la partie de droite, un second élément de carter 5, en forme de plaque, ces éldments en forme de plaque étant reliés par des vis 6 dont l'une seulement est représentée pour conserver la clarté des dessins. L'axe duarter et du pignon est désigné par MR. Un organe de remplissage 3 est réalisé d'un seul tenant par moulage avec l'élément de carter 4. Pour réaliser l'étanchéité, on utilise une bague à lèvre . Dans le premier élément de carter 4 se trouve ménagée une chambre cylindrique qui est remplie essentiellement par la couronne à denture intérieure 1,par le pignon 2 et par l'organe dé remplissage 3. La couronne à denture intérieure 1 et le pignon 2 remplissent cette chambre suivant la direction axiale, de sorte que le plan de séparation entre les deux éléments du carter coin- cide avec les surfaces frontales correspondantes des deux éléments dentés. Dans les deux éléments de carter 4 et 5 se trouvent ménagés des espaces non représentés d'admission et de refoulement pour le liquide devant être entraîné. Les deux espaces s'étendent respectivement approximativement sur un quart du pourtour de la chambre logeant les éléments dentés et entourent cette chambre d'une manière connue, usuelle pour des pompes à engrenages à rotor intérieur. L'extrémité du vilebrequin traverse la chambre contenant les éléments dentés, en étant décalée, d'une distance égale à l'excentricité entre la couronne à denture intérieure 1 et le pignon 2, en direction du centre de la surface périphérique de la chambre logeant les éléments dentés. Un organe d'entraînement 11 constitué de préférence en acier & ui porte des parties saillantes axiales 12 du pignon 2 dans des gorges périphériques correspondantes, est monté avec blocage en rotation sur le vilebrequin 10. Les gorgets possèdent un jeu tel par rapport aux parties saillantes axiales, que le pignon 2 peut être monté sur le collet intérieur 13 de l'élément de carter 4. La pompe est raccordée par brides à l'aide de vis 14 à l'extrémité frontale d'un moteur à pistons 15 La couronne à denture intérieure 1 est constituée par un anneau qui comporte la denture sur sa face intérieure. La couronne à denture intérieure 1 est en appui, par sa surface périphérique extérieure, contre la paroi intérieure cylindrique de la chambre de travail et engrène avec le pignon 2. L'emplacement d'engrènement le plus profond entre les dents se situe à la partie inférieure sur les figures 1 et 3. La position opposée, c'est-d-dire à l'emplacement le plus haut, l'espace libre entre les cercles de tête du pignon et de la couronnne à denture intérieure est rempli sur la majeure partie de cet espace, par l'organe de rem- plissage 3 (figures 1 et 3). La pompe peut tourner en soi dans les deux sens de rotation et elle est réalisée par conséquent symétriquement par rapport au plan qui contient les axes de nutation MH et MR de la couronne à denture intérieure 1 du pignon 2. Naturellemeht toutes les dents sont égalemen réalisés symétriques. Dans l'exemple de réalisation, le pignon comporte 13 dents tandis que la roue à denture intérieure 4 possède 16 dents. Comme cela est visible sur le dessin, les arêtes situées au niveau des têtes des dents et également les arrondis situés entre la base des dents et la zone de l'entredents sont réalisés avec un rayon très faible. Le rayon présent au niveau des arêtes de la tête des dents de l'élément denté, dont les flancs des dents ont la forme d'un arc de cercle ou bien sont définis par une surface en forme de cylindre circulaire - c'est-à-dire la couronne à denture intérieure dans le cas de l'exemple de réalisation - est égal à environ 5 % de la hauteur des dents. Il en va de même pour l'arrondi présent entre les flancs des dents de l'élément denté formant gdniatrice et le fond de l'entredents.Dans le cas de l'élément denté qui est défini par le roulement dans l'autre élément denté, le fond due l'entre-dents est maintenu par exemple à un niveau plus bas, de 1/10 mm, de sorte qu'ici les têtes des dents de lélément denté formant génératrice circulent librement de façon sûre. Dans le même but, la distance entre les deux axes de la roue à denture intérieure et du pignon peut être réduite d'une faible valeur, par exemple de 0,03 mm, dans le cas d'une pompe utilisée pour un moteur usuel de voiture de tourisme. Les valeurs et grandeurs indiquées ci-après sont mentionnées sur les dessins de manière à en faciliter la compréhension. MR = axe du pignon MH = axe de la denture intérieure TR = cercle primitif du pignon TH = cercle primitif de la couronne à denture inté rieure RH = rayon de l'arc de cercle définissant les flancs des dents de la couronne à denture intérieure HR = hauteur des dents du pignon HH = hauteur des dents de la couronne à denture intérieure alpha R = angle entre le rayon du pignon et la tan aente au flanc d'une dent en un point quelconque PR du flanc d'une dent du pignon alpha H = angle entre le rayon de la couronne à denture intérieure et la tangente au niveau du flanc d'une dent de la couronne à denture intérieure en un point quelconque PH de ce flanc. BHF = largeur des dents de la couronne à denture intérieure au niveau de la base de la dent (l'arrondi au niveau de la transition entre le flanc de la dent et la base de l'entre dent n'est pas pris en compte ici. Cette di mension est par conséquent valable pour la réalisation à arêtes vives, qui est seulement théorique). BHK = largeur de la tête d'une dent de la couronne à denture intérieure, sans tenir compte de l'arrondi (la largeur BHK correspond par consé quent à la largeur de la tête théorique d'une dent à arêtes vives). La figure 2 montre selon une représentation à l'échelle, qui est nettementagrandie, l'emplacement d'engrènement le plus profond des dents, qui se situe sur la droite MR-MH. On voit sur le dessin qu'ici la forme de l'entredents et la forme des dents sont presque identiques. Sur cette figure on peut repérer en outre les grandeurs suivantes FH = cercle de base de la couronne à denture intérieure FR = cercle de base du pignon KR = cercle de tête du pignon KH = cercle de tête de la couronne à denture intérieure REVENDICATIONS 1. Pompe à huile de véhicule automobile comportant une couronne à denture intérieure (1) montre rotative dnsun carter (4) et comportant des dents dont les flancs sont cintrés avec une forme concave, un pignon (2) à denture extérieure comportant 10 à 22 dents possédant des flancs cintrêsavec une forme convexe et engrenant avec la couronne à denture intérieure (1) et qui est monté sur le bout de l'arbre d'entrainement du véhicule automobile et est entratné par ce dernier, et comportant un organe de remplissage (3) qui remplit sur la majeure partie de sa longueur l'espace libre, situé en vis-à-vis de la position d'engrènement le plus profond entre les dents, entre les cercles de tête (KR, KH) du pignon (2) et de la couronne dentée (1), et qui est limité du côté du pignon, par la surface cylindrique correspondant au cercle de tête du pignon (2) et, du côté de la couronne à denture intérieure, par la surface cylindrique correspondant au cercle de tête de la couronne à denture intérieure (1), et contre lequel glissent de façon étanche les surfaces des têtes des dents de la couronne dentée (1) et pignon (2), caractériséeen ce que le rapport du diamètre (TH) du cercle primitif de la couronne à denture intérieure (1) au diamètre (TA) du cercle primitif du pignon (2) est compris entre 1,15 et 1,3 - et mieux approximativement entre 1,25 et 1,27 - que la hauteur (HH,HR) des dents est compri se entre 0,095 fois et 0,125fois le diamètre(Tdu du cercle primitif du pignon (2), que dans la couronne à denture intérieure, la largeur BHF de la base des dents est comprise entre 1,7 fois et 2,2 fois et de préférence entre 1,8 fois et 1,9 fois la hauteur (HH) des dents, que le rapport de la largeur (BHF) de la base des dents à la largeur (BHK) de la tête des dents est compris entre 4 et 7,5 et de préférence entre 6 et 7 dans le cas de la couronne denture intérieure (1), et que les flancs des dents de l'un (2) des éléments formés par le pignon et la couronne à denture in térieure correspondent à la forme finie par le roulement sur l'autre (1) desdits éléments. 2. Pompe à huile selon la revendication 1, caractérisée en ce que les flancs des dents de l'un (1) des élé- ments formés par le pignon et la couronne à denture intérieure sont déterminés au moins approximativement respectivement par un arc de cercle. 3. Pompe à huile selon la revendication 2, carac térisée en ce que le centre de l'arc de cercle se situe à l'intérieur du cercle de tête (KH) du pignon (1). 4. Pompe à huile selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la hauteur (HH, HT) des dents est comprise entre 0,1 fois et 0,11 fois le diamètre (TR) du cercle primitif du pignon L 5. Pompe à huile selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce l'inclinaison des flancs des dents par rapport au rayon de l'élément (li2) formé par le pignon ou la couronne à denture intérieure augmente depuis environ 300 au niveau de la base de la dent jusqd'à environ 500 au niveau de la tête de la dent, dans le cas du pignon (2) et diminue depuis environ 500 au niveau de la base de la dent jusqu'à environ 300 au niveau de la tête de la dent, dans le cas de la couronne à denture intérieure (1). 6. Pompe à huile selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le rayon -(RH) du cercle définissant au moins approximativement les flancs des dents d'un élément formé par le pignon ou la couronne à denture intérieure est compris entre 0,4 fois et 0,5 fois, et est de préférence dgal approximativement à 0,45 fois le diamètre (TR) du cercle primitif du pignon (2). 7. Pompe à huile selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'inclinaison des flancs des dents par rapport au rayon de l'élément denté est compris entre 350 et 400 au niveau du point d'inter section avec le cercle primitif. 8. Pompe à huile selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le pignon (13) comporte, dans le cas d'un petit nombre de dents, deux dents de moins que la couronne à denture intérieure et, dans le cas d'un nombre élevé de dents, trois dents de moins que la couronne à denture intérieure.