Brevet FR2608218A1 — publié le 19880617

PomDe A membrane lotir 1'allmentation en essence d'un moteur de véhicule automobile et son procédé de fabrication La présente invention concerne une pompe du type à membrane, servant notamment à alimenter en essence le carburateur d'un moteur de voiture automobile. Elle concerne également un procédé de fabrication de cette pompe. Les pompes à essence du type à membrane les plus couramment utilisées comprennent généralement un corps supérieur et un corps inférieur métalliques, en forme de récipients creux, ouverts à une extrémité, et dont les bords libres respectifs sont appliqués l'un sur l'autre en pinçant entre eux le bord périphérique d'une membrane déformable, par exemple en caoutchouc, l'ensemble étant maintenu ainsi assemblé au moyen de vis traversant des brides formées sur lesdits bords des corps supérieur et inférieur, ou par sertissage si la partie supérieure est en tôle De façon connue en soi, le corps inférieur est bridé sur le moteur et reçoit un poussoir animé d'un mouvement linéaire alternatif transmis à lamemlrare, soit directement par un excentrique d'un arbre moteur, soit par l'intermé- diaire d'un levier basculant. Le corps supérieur comprend un orifice d'aspiration et un orifice de refoulement équipés de façon classique de clapets et éventuellement daun tamis de filtrage. Les corps supérieur et inférieur de ces pompes sont, habituellement, en alliage de zinc ou d'aluminium, ou encore en tele emboutie soudée, mais ces métaux ont un coût de mise en oeuvre relativement élevé, et leur utilisation se traduit naturellement par une augmentation du prix de revient de la pompe. De plus. en raison de leur haute conductivité thermique, ces métaux sont portés rapidement à la température qui règne sous le capot du véhicule et qui peut parfois s'élever à plus de 100 C, en particulier dès lZarrêt du moteur. Il en résulte une vaporisation de l'essence à l'intérieur de la pompe et par conséquent une difficulté à refaire démarrer la voiture. En outre, l'utilisation de vis pour solidariser entre eux les deux corps nécessite l'intervention d'une main-d'oeuvre et une majoration supplémentaire du prix de revient de la pompe. Un autre inconvénient des pompes à membrane connues réside dans le fait qu'elles sont pourvues de tubulures d'aspiration et de refoulement ayant des positions immuables, du fait que, soit elles viennent de moulage avec le corps supérieur, soit elles sont brasées à des orifices bien précis prévus sur le corps supérieur, autour desdits orifices d'aspiration et de refoulement. De telles pompes ne peuvent donc pas être adaptées sur n'importe quel modèle de voiture, étant donné que l'implantation particulière des éléments du moteur ne correspond pas forcément à la position et à l'orientation des tubulures. Il en résulte que, pour satisfaire tous leurs clients, les constructeurs de pompes doivent disposer d'un stock important de moules et d'outillages pour la fabrication de corps supérieurs avec des tubulures ayant toutes les orientations requises. Pour remédier à ces inconvénients, il a été proposé, dans la demande de brevet français NO 2 557 639, de réaliser une pompe à essence dont le corps supérieur est réalisé en une matière thermoplastique de bonne résistance mécanique et thermique et dont le corps inférieur est soit en matière thermoplastique, soit en alliage d'aluminium, selon les conditions d'emploi, lesdits corps étant assemblés au moyen d'une collerette en tôle élastique, sertie sur des brides formées sur les bords des corps, tandis que les orifices d'admission et de refoulement sont munis de tubulures orientables rapportées, pour le raccordement des conduites d'admission et de refoulement. Cette pompe présente de nombreux avantages car la matière thermoplastique dans laquelle sont réalisés les corps supérieur et inférieur est bien entendu beaucoup plus légère et moins conteuse que l'aluminium ou les alliages utilisés jusqu'à présent. De plus et surtout, en raison de sa mauvaise conductivité thermique, elle retarde notablement la vaporisation de l'essence. Enfin, l'utilisation d'une collerette de sertissage à la place de vis permet de gagner un temps considérable lors du montage de la pompe à essence. En raison de son élasticité, la collerette permet d'obtenir une liaison élastique permanente entre les deux corps, qui assure un bon écrasement du bord de la membrane et donc une bonne étanchéité. Dans cette pompe, toutefois, les tubulures d'admission et de refoulement sont en la même matière que le corps supérieur de la pompe, sur lequel elles sont fixées dans l'orientation voulue au moment de l'assemblage, par exemple par soudure par ultra-sons. Il arrive, par conséquent, qu'en cas d'interventions sur le moteur de véhicule, si le mécanicien saisit trop fermement les conduites reliées auxdites tubulures, ces dernières se brisent sous l'effort exercé par les conduites,qui forment bras de levier. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une pompe du type ci-dessus, ctest-à-dire comprenant un corps supérieur en une matière synthétique à faible conductivité thermique, mais dans laquelle des tubulures métalliques sont substituées aux tubulures de matière synthétique et sont fixées sur ledit corps supérieur d'une façon telle qu'elles ne puissent s'en désolidariser accidentellement et que leur mode de fixation, d'une part, contribue à supprimer ou à atténuer les chocs thermiques subis par la pompe du fait de son environnement, d'autre part, limite les effets de "vapor-lock1 et de percolation néfastes à un démarrage à chaud du véhicule. A cet effet, l'invention a pour objet une pompe à membrane pour l'alimentation en essence d'un moteur de véhicule automobile, du type comprenant un corps supérieur et un corps inférieur sensiblement cylindriques, ouverts a une extrémité, et à concavité tournée l'une vers l'autre, dont les bords libres sont appliqués l'un sur l'autre en pin çant le bord périphérique d'une membrane déformable dont la partie centrale peut être animée d'un mouvement alternatif selon l'axe de la pompe, afin que l'essence soit alternativement aspirée dans le corps supérieur à travers un orifice d'aspiration associé à un clapet d'aspiration, puis refoulée vers le carburateur à travers un orifice de refoulement également associé à un clapet, le corps supérieur étant en une matière thermplastique moulée et le corps inférieur étant soit en une matière thermoplastique, soit en un alliage d'aluminium, lesdits corps étant assemblés au moyen d'une collerette en tôle élastique, sertie sur des brides formées sur les bords de ces corps, les orifices d'admission et de refoulement étant munis de tubulures rapportées pour le raccordement des conduites d'admission et de refoulement, cette pompe étant caractérisée en ce que lesdites tubulures d'admission et de refoulement sont des tubulures métalliques,et en ce qu'elles comportent des embases insérées de façon étanche dans des empreintes en creux dudit corps coumuni- quant avec l'intérieur de celui-ci et formant dans celuici des bossages en saillie qui baignent dans le carburant. Lesdits bossages servant de logement à l'embase des tubulures métalliques pourront faire saillie à l'intérieur duoerps supérieur à partir de sa face supérieure ou de sa paroi latérale cylindrique. Dans la pratique, afin de pouvoir disposer d'une pompe polyvalente adaptable à divers types de véhicule, le corps supérieur comprendra une pluralité d'empreintes en creux faisant saillie à l'intérieur dudit corps par rapport à la paroi supérieure et aux parois latérales, ces empreintes étant décalées régulièrement les uiespar rapport aux autres, seules celles associées aux embases des tubulures comoluniquent avec l'intérieur dudit corps. De façon inattendue, le Demandeur a constaté que les bossages en saillie à l'intérieur du corps supérieur de la pompe, du fait de leur immersion dans le carburant, contribuent à l'homogénéité thermique de la pompe et évitent à celle-ci d'être soumise à des chocs thermiques dûs à son environnement. En outre, ils provoquent une recirculation du carburant et il en résulte une diminution notable du phénomène de percolation. Il suffira donc de prévoir, de façon connue en soi par les brevets antérieurs du Demandeur, un trou calibré formant gicleur et agissant comme by-pass entre la chambre de refoulement et la chambre d'admission pour éviter les phénomènes de bouchons de vapeur dits "vapor-lock" préjudiciables à un démarrage à chaud. L'assemblage du corps supérieur et du corps inférieur par une bague de liaison et de compression sertie sur les brides assure une parfaite étanchéité dans les conditions éprouvantes d'environnement thermique auxquelles sont soumises les pompes à combustible alimentant les moteurs de véhicules automobiles. Selon une caractéristique très importante de l'invention, les embases des tubulures métalliques d'admission et de refoulement insérées dans les empreintes en creux du corps supérieur qui leur servent de logement sont rendues solidaires de ces empreintes par un procédé de mécanothermie, qui consiste à introduire dans ces bossages lesdites embases préalablement portées à une température supérieure à la température de ramollissement de la matière thermoplastique en laquelle est réalisé le corps supérieur et, de préférence, au moins égale à sa température de fusion, et à maintenir lesdites embases au contact de ladite matière plastique pendant une durée suffisante pour qu'elle se ramollisse ou fonde, en épousant intimement le profil desdites embases, dont elles deviennent parfaitement solidaires après refroi pissement. La température à laquelle sera portée 1'embase des tubulures métalliques sera, par exemple, de 2400C dans le cas d'un corps supérieur en polyester. Afin de renforcer la cohésion des embases des tubulures et de la matière pltiquew l'embene des tubulures pourra etre moletée et comporter une collerette délimitant la partie noyée dans la matière thermoplastique. Naturellement, les diverses empreintes prévues air un même corps en vue de son adaptation à divers types de moteurs ne communiquent pas toutes avec ledit corps et seules celles dans lesquelles ont été insérées les embases des tubulures sont ensuite percées afin d'assurer la communication avec l'intérieur du corps. Divers modes de réalisation de l'invention vont être décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels La figure 1 est une coupe axiale d'une pompe à membrane verticale conforme à l'invention t La figure 2 est une coupe axiale d'une variante du corps supérieur ; La figure 3 est une coupe de détail à plus grande échelle illustrant l'insertion de 1'embrase des tubulures dans leur logement t Les figures 4 et 5 sont des vues de détail à plus grande échelle illustrant 1'assemblage par bague de liaison et compression du corps supérieur et du corps inférieur de la pompe. La figure 6 est une vue avec coupe axiale partielle d'une pompe latérale conforme à l'invention ; La figure 7 est une coupe axiale d'une variante du corps supérieur de cette pompe ; La figure 8 est une vue de dessus de cette pompe ; Les figures 9 et 10 sont des vues analogues à celles des figures 6 et 8 de variantes de ces pompes sans clapet d'alimentation et sans by-pass. On se réfèrera d'abord à la pompe illustrée par les figures 1 à 5. La pompe à essence 10 représentée sur cette figure comprend essentiellement un corps supérieur 12 et un corps inférieur 14, tous deux réalisés en une matière thermoplastique de bonne résistance mécanique et ayant une bonne tenueaux températures relativement élevées qui règnent sous le capot des voitures. Les corps 12 et 14 sont constitués par des récipients sensiblement cylindriques, ouverts à une extrémité et dont les bords libres respectifs sont appliqués l'un sur l'autre en écrasant entre eux le bord périphérique d'une membrane déformable 16, par exemple en caoutchouc, et. le bord périphérique d'un porte-clapets 18 rigide. A cet effet, les deux corps sont solidarisés au moyen d'une collerette annulaire 20 en tôle élastique, qui est sertie sur des brides annulaires 22, 24, formées respectivement sur lesdits bords des corps. Conne le montre la figure 4, la collerette a initialement une section à deux branches, dont la branche supérieure 26,qui est destinée à s'appliquer contre l'épaulement horizontal de la bride 22 du corps supérieur, est inclinée intérieurement par rapport à l'horizontale. Lors du sertissage, qui amène l'extrémité libre de l'autre branche 28 de la collerette contre l'épaulement horizontal de la bride 24 du corps inférieur, la branche 26 se déforme élastiquement pour s'appliquer sur 1'épaulement correspondant en exerçant sur les brides 22, 24 et donc sur les bords de la membrane 16 et du porte-clapet 18 un serrage élastique qui garantit une parfaite étanchéité entre les deux corps. Le corps supérieur 12 est divisé intérieurement par une cloison sensiblement cylindrique 30,se raccordant tangentiellement à la paroi du corps 12, en une chambre d'aspiration 32 intérieure à ladite cloison et en une chambre de refoulement 34 extérieure à ladite cloison. La chambre de refoulement comporte intérieurement des cloisons partielles, qui. dessinées d'une matière appropriée, permettent d'isoler des volumes qui jouent le rôle d'amortisseur favorisant les débits. Le porte-clapets 18 comprend une portion qui s'adapte dans l'ouverture de la chambre d'aspiration 32, un joint torique 36 assurant l'étanchéité. Ladite portion de porteclapets ainsi que la portion restante qui se trouve en regard de la chambre de refoulement sont pourvues respectivement d'orifices, obturés de façon connue en soi, par des clapets 38, 40 sollicités par des ressorts tels que 41. Le corps supérieur 12 présente, sur sa paroi de fond, deux orifices 42 et 44, qui débouchent respectivement dans la chambre d'aspiration 32 et dans la chambre de refoulement 34. Conformément à l'invention, ces orifices 42 et 44 sont ménagés dans des empreintes en creux 28 du corps supérieur 12, faisant saillie à la manière de bossages à l'intérieur du corps 12 et servant de logement à l'embase d'une tubulure métallique orientable 46 d'aspiration et d'une tubulure métallique orientable 48 de refoulement, insérées dans les logements 28 (voir figure de détail 3) Comme expliqué ci-dessus, l'insertion des embases dans leur logement et leur solidarisation s'effectuent en les portant à une température suffisante pour provoquer le ramollissement et, de préférence, la fusion de la matière thermoplastique dont est constitué le corps supérieur et en les introduisant ensuite dans leur logement 28. La matière thermoplastique fond à leur contact, flue et vient en contact intime avec les moletages prévus en 45 sur les embases. Une dépouille 47 est également prévue au-dessous d'une collerette 49 desdites embases et il en résulte, après solidification de la matière thermoplastique,une solidarisation parfaite et étanche des tubulures 46 et 48 et du corps supérieur 12. Pour pouvoir orienter parfaitement les tubulures d'aspiration et de refoulement suivant les impératifs du moteur d'automobile considéré, une pluratité d'empreintes 28, décalées les unes par rapport aux autres, sont prévues dans la paroi latérale et/ou le fond (voir figure 6) du corps supérieur 12. Ces empreintes ne communiquent pas à l'origine avec l'intérieur du corps 12 et seules celles équipées de la tubulure d'admission et de la tubulure de refoulement seront ensuite percées pour faire communiquer ces tubulures respectivement avec la chambre d'aspiration 32 et la chambre de refoulement 34. Les bossages formés pour leslogements des embases des tubulures baignent dans le carburant à l'intérieur du corps supérieur, formant avec les parties adjacentes en saillie du corps supérieur des puits tels que 50, qui favorisent la recirculation du carburant et l'homogénéité de température de la pompe. Comme on le voit sur la figure 1, une cavité 80, ménagée à la partie supérieure de la chambre de refoulement 34, canmunique par un orifice calibré 81 avec cette chambre et par un conduit 82 formant by-pass avec la chambre d'aspiration 32. Une bille 83, sollicitée par un ressort 84, obture normalement l'orifice 81. En cas de formation de bouchons de vapeur de carburant, le by-pass relie directement les chambres 32 et 34, assure ainsi le dégazage et arrête la percolation. En variante (figure 2), la tubulure 48 conmlunicue avec un appendice tubulaire 85, faisant saillie à l'intérieur de la chambre 34 et communiquant avec celle-ci et un clapet 86 d'arrêt d'alimentation, sollicité par un ressort de rappel 87, peut obturer par une membrane 88 l'extrémité ouverte de l'appendice tubulaire 85. Dans ce cas, le conduit 89 formant by-pass qui réunit la chambre d'aspiration 32 et la chambre de refoulement 34 débouche dans celle-ci dans le volume délimité par la membrane 87. De façon connue en soi, la portion centrale de la membrane 16 est enserrée entre un flasque-support 54 et une contre-plaque 56,auxquels elle est solidarisée au moyen d'un rivet 58. Un poussoir 62, qui s'étend selon l'axe du corps inférieur 14, fait saillie à l'extérieur du corps inférieur à travers un orifice formé dans le fond de ce dernier, un joint assurant l'étanchéité au niveau de cet orifice. L'ensemble membrane-flasque et contre-plaque est normalement sollicité vers le haut sur la figure 1 par un ressort de compression s'appuyant sur le flasque 54 et sur le fond du corps inférieur. Le poussoir 62 peut être enfoncé à l'intérieur du corps inférieur, à l'encontre de la force d'un ressort 68. De façon connue,le poussoir peut être actionné soit par l'excentrique d'un arbre moteur, soit par un levier basculant 66 (figure 10). Les figures 6, 7 et 8, sur lesquelles les organes déjà décrits sont désignés par les mêmes chiffres de référence, illustrent la réalisation d'une pompe analogue,utilisable en pompe latérale. On notera que, dans ce cas, la tubulure de refoulement 48 est disposée verticalement. De mime, les figures 9 et 10 illustrent une pompe analogue à celle des figures 6 et 8, sans by-pass et sans clapet d'arrêt d'alimentation. REVENDICATION'S 1.- Pompe à membrane pour l'alimentation en essence d'un moteur de véhicule automobile, du type comprenant un corps supérieur (12) et un corps inférieur (14) sensiblement cylindriques, ouverts à une extrémité et à concavité tournée l'une vers l'autre, dont les bords libres sont appliqués l'un sur l'autre en pinçant le bord périphérique d'une membrane déformable (16) dont la partie centrale peut être animée d'un mouvement alternatif selon l'axe de la pompe, afin que l'essence soit alternativement aspirée dans le corps supérieur à travers un orifice d'aspiration associé à un clapet d'aspiration (38), puis refoulée vers le carburateur à travers un orifice de refoulement également associé à un clapet (40), le corps supérieur (12) étant en une matière thermoplastique moulée et le corps inférieur (14) étant soit en une matière thermoplastique, soit en un alliage d'aluminium, lesdits corps étant assemblés au moyen d'une collerette (20) en tôle élastique, sertie sur des brides formées sur les bords de ces corps, les orifices d'admission et de refoulement étant munis de tubulures rapportées (46, 48) pour le raccordement des conduites d'admission et de refoulement, cette pompe étant caractérisée en ce que lesdites tubulures d'admission (46) et de refoulement (48) sont des tubulures métalliques, et en ce celles comportent des embases insérées de façon étanche dans des empreintes en creux (28) dudit corps,communiquant avec l'intérieur de celui-ci et formant dans celui-ci des bossages en saillie qui baignent dans le carburant. 2.- Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit corps supérieur (12) comprend une pluralité d'empreintes on creux (28) aptes à servir de logement pour les embases desdites tubulures (46, 48), lesdites empreintes formant des bossages en saillie à l'intérieur dudit corps supérieur (12) à partir de sa paroi latérale et/ou de sa partie supérieure, seules les empreintes dans lesquelles sont logées lesdites embases communiquant avec 11 intérieur dudit corps. 3.- Pompe selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les embases desdites tubulures (46, 48) sont moletées. 4.- Pompe selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les embases desdites tubulures (46, 48) sont limitées par une collerette (49), au-dessous de laquelle est ménagée une dépouille (47). 5.- Pompe selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdites embases desdites tubulures (46, 48) sont noyées dans la matière thermoplastique constitutive dudit corps supérieur (12), dans laquelle elles ont été insérées avec fusion de ladite matière thermoplastique. 6.- Pompe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les empreintes (28) servent de logement aux embases desdites tubulures (46, 48) formant avec des parties adjacentes en saillie du corps supérieur des puits (50) favorisant la recirculation du carburant et évitant les chocs thermiques de la pompe. 7.- Pompe selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, de façon connue en soi,la chambre d'admission (32) et la chambre de refoulement (34) dudit corps supérieur (12) communiquent entre elles par au moins un orifice calibré (82, 89) formant gicleur, servant de by-pass destiné à éviter les bouchons de vapeur. 8.- Procédé de fabrication d'une pompe selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les embases desdites tubulures métalliques (46, 48) sont portées àunetempe- rature au moins égale à la température de ramollissement ou de fusion de la matière constitutive dudit corps supérieur (12), puis sont introduites dans les empreintes (28) dudit corps formant bossages qui leur servent de logement, préalablement à la mise en communication desdites empreintes avec l'intérieur dudit corps, en ce qu'elles sont maintenues dans lesdits bossages un temps suffisant pour provoquer le ramollissement ou la fusion des surfaces contigues de ladite matière thermoplastique, en ce que l'on laisse ladite matière plastique se solidifier au contact dudit corps, et en ce que l'on met ensuite lesdites empreintes (28) dans lesquelles sont logées lesdites embases en communication avec l'intérieur dudit corps par perçage du fond desdites empreintes.