Brevet FR2683594A1 — publié le 19930514

"Pompe d'injection de carburant pour moteurs à combus- tion interne " L'invention part d'une pompe d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne avec un boîtier de pompe en forme de pot, qui est fermé par une tête de pompe pourvue de ce boîtier, pompe qui comporte un cylindre de pompe dans lequel un piston de pompe, qui est animé par un entraînement à cames d'un mouvement d'aller et retour et en même temps de rota- tion, pendant lequel il sert en même temps de réparti- teur, délimite une chambre de travail de la pompe qui, lors d'une course d'aspiration du piston de pompe, est reliée à une chambre d'aspiration remplie de carburant et prévue à l'intérieur de la pompe d'injection de carburant, tandis que lors de la course de refoulement du piston de pompe, cette chambre est reliée à l'une des multiples canalisations d'injection de carburant, tandis que comme entraînement à cames un disque à ca- mes est mû par un arbre d'entraînement s'étendant dans la chambre d'aspiration et utilisé, disque contre le- quel le piston de pompe est maintenu par l'intermé- diaire d'un ressort de rappel prenant appui contre la tête de pompe, et qui presse en même temps le disque à cames sur un anneau à galets sur lesquels se déplacent les cames du disque à cames lors de leur mouvement de rotation. Une telle pompe d'injection de carburant est déjà connue par le document Bosch-Technische Unter- richtung "Verteilereinspritzpumpe Typ VE", première édition, Juillet 1983 (VDT-U-2/2 De), page 5. Cette pompe d'injection de carburant compor- te un boîtier en forme de pot qui est fabriqué en alu- minium et une tête de répartition haute pression qui constitue en même temps un couvercle pour le boîtier précité, avec lequel elle est vissée pour fermer la pompe d'injection de carburant Par l'intermédiaire des vis de fixation de la tête de répartition, les forces de réaction intervenant lors de la production de la haute pression et le support de couple d'entraî- nement, ainsi que celles intervenant lors du processus d'accélération et de freinage du piston répartiteur et du disque-came, sont introduites dans le boîtier Du fait de la réalisation du boîtier en tant que cons- truction en pot, ces forces ne peuvent être supportées que sur le fond du pot L'anneau à galets guidant le disque à cames prend lui- même appui sur le fond du boîtier, par l'intermédiaire d'un anneau d'appui et d'un anneau d'excentrique de la pompe intégrée de re- foulement du carburant Ceci provoque une sollicita- tion par un effort longitudinal, de la paroi latérale du boîtier Le "pompage" du boîtier ainsi provoqué aboutit, du fait de la paroi du boîtier mise en vibra- tions, à des problèmes de bruit Le but de l'invention est en conséquence, d'éviter les inconvénients décrits ci-dessus. A cet effet, l'invention prévoit que l'an- neau à galets est une partie en forme de pot recevant les galets et assemblée avec la tête de pompe. La pompe d'injection de carburant selon l'invention, avec les caractéristiques indiquées ci- dessus, présente par contre l'avantage que toutes les forces de réaction prennent appui directement sur la tête de répartition Grâce à la disposition conforme à l'invention de l'anneau à galets qui prend appui, non pas sur le fond du boîtier, ou sur les parois du boî- tier, mais sur la tête de pompe, le flux de forces est fermé directement entre l'anneau à galets et la tête de pompe et le boîtier est retiré du flux de forces. Ainsi, les forces de réaction provenant de la produc- tion de la haute pression, sont maintenues loin du boîtier En outre, les forces de masses libres prove- nant des forces d'accélération et de freinage surve- nant au cours du fonctionnement, ainsi que les forces pour le support des couples d'entraînement, sont main- tenues loin du boîtier, dans lequel l'ensemble de la partie haute pression est réalisé sous la forme d'une partie distincte, entourée par le boîtier de la pompe d'injection de carburant et relié directement à un support externe, grâce à quoi le boîtier est désaccou- plé dans toute la mesure possible de la partie haute pression Grâce à cette constitution d'un circuit de forces internes fermé, les introductions d'efforts non souhaitables sur le boîtier, et donc les vibrations qui en résultent, sont évitées, ce qui, à son tour, a pour conséquence une diminution du bruit. D'autres avantages et des formes de réalisa- tion avantageuses de l'invention peuvent être relevés dans les dessins, la description et les revendica- tions. Cinq exemples de réalisation de l'invention sont représentés sur les dessins, et vont être décrits ci-après. la figure 1 montre un premier exemple de réalisation dans lequel la cage annulaire à galets est fermement vissée à la tête de pompe par l'intermédiai- re de perçages axiaux, la figure 2 montre un exemple de réalisa- tion dans lequel la cage annulaire à galets est vissée à la tête de pompe par l'intermédiaire d'un filetage interne, la figure 3 montre un exemple de réalisa- tion dans lequel la cage annulaire à galets est assem- blée avec la tête de pompe à la façon d'un emboîtement à baïonnette, les figures 4 et 5 sont des sections transversales de la variante de réalisation représen- tée sur la figure 3 dans lesquelles la constitution de l'emboîtement à baïonnette est représentée, la figure 6 montre un autre exemple de ré- alisation dans lequel la cage annulaire à galets est montée de façon à pouvoir tourner et reçoit un dispo- sitif de réglage du début d'injection, la figure 7 montre un exemple de réalisa- tion dans lequel la tête de pompe est réalisée sous la forme d'un support qui reçoit l'anneau à galets dans un évidement axial et à la paroi frontale axiale du- quel est contiguë une partie de couvercle guidant l'arbre d'entraînement. La représentation de la pompe d'injection de carburant indiquée sur la figure 1 est limitée aux parties constitutives nécessaires pour la description de l'objet de l'invention Le boîtier de pompe 1 en forme de pot est fermé par une tête de pompe 2 adja- cente 4 qui comporte un cylindre de pompe 4, non re- présenté ici Un piston de pompe 3 est guidé dans ce cylindre de pompe 4 et délimite dans celui-ci une chambre de travail de pompe également non représentée. Ce piston 3 est additionné par un entraînement à cames d'un mouvement axial d'aller et retour et, en même temps, d'un mouvement de rotation Dans ce cas, pen- dant la course d'aspiration du piston de pompe 3 al- lant en direction de l'entraînement à cames 5, du car- burant en provenance d'une chambre d'aspiration 6 si- tuée à l'intérieur du boîtier 1 de la pompe, est re- foulé dans la chambre de travail de la pompe, par l'intermédiaire de perçages longitudinaux et transver- saux, non représentés prévu dans le piston 3 de la pompe Ce carburant est ensuite refoulé vers le moteur à combustion interne, pendant la course de refoulement par l'intermédiaire des perçages s'étendant dans le piston 3 de la pompe, d'une gorge de répartition, et, également, de canaux de refoulement non représentés en détail Pour la commande de ce refoulement, un tiroir annulaire 7, susceptible d'être déplacé axialement par un levier de réglage 8, est disposé sur le piston de pompe 3, ce tiroir fermant et ouvrant, selon sa posi- tion, les canaux de liaison, non représentés, entre la chambre de travail de la pompe et la chambre d'aspira- tion 6 et commandant ainsi la quantité d'injection. L'entraînement de la pompe d'injection de carburant s'effectue par l'intermédiaire d'un arbre d'entraîne- ment 11, commandé par le moteur à combustion interne. Cet arbre fait saillie dans le boîtier 1 de la pompe sur le côté opposé à la tête de pompe 2 et sur lequel il est monté Cet arbre d'entraînement Il est relié par l'intermédiaire d'un couplage en croix 12 à un disque cames 13 de l'entraînement par cames 5 Ce dis- que 13 tourne sur des galets 24 montés dans un anneau à galets 14 Le nombre de cames de ce disque coïncide avec le nombre des cylindres à alimenter du moteur à combustion interne Cet anneau à galets 14 selon l'in- vention, qui sera désigné dans ce qui suit sous le terme de cage annulaire à galets 16, comporte dans le premier exemple de réalisation, un prolongement cylin- drique 17 dont l'extrémité s'applique contre la tête de pompe 2 avec laquelle il est vissé par l'intermé- diaire de perçages axiaux 18 Le piston de pompe 3 est solidaire en rotation du disque à cames 13 contre le- quel il est pressé par des ressorts de rappel 19 pre- nant appui sur la tête de pompe 2 et par l'intermé- diaire d'une coupelle de ressort 20 et d'un palier axial 22 Le disque à cames 13 est ainsi maintenu avec sa voie de roulement 23 sur les galets de la cage an- nulaire à galets 16. La régulation de la vitesse de rotation s'effectue par l'intermédiaire d'un régulateur à vi- tesse de rotation, non représenté en détail, qui est relié à l'arbre d'entraînement il ou bien par l'inter- médiaire d'une unité de réglage distincte (par exemple une unité de commande électromagnétique) et qui agit sur le tiroir annulaire 7 par l'intermédiaire du le- vier de réglage 8 Le réglage du début de l'injection est réalisé, dans cet exemple, dans lequel il y a en- tre la tête de pompe 2 et la cage annulaire à galets 16, une liaison rigide, par l'intermédiaire de vannes magnétiques non représentées, commandées électrique- ment dans le canal de décharge de la chambre de tra- vail de la pompe Pour des pompes d'injection de car- burant avec réglage mécanique de l'injection, une ro- tation de la cage annulaire à galets 16 est par contre nécessaire. La figure 2 montre une première solution à cet effet La cage annulaire à galets 16 est, dans ce second exemple de réalisation, vissée par l'intermé- diaire d'un filetage interne 26 dans le prolongement de forme cylindrique 17 à l'instar d'un écrou d'accou- plement sur une réduction de diamètre 27 de la tête de piston 2 Les deux parties ne sont alors toutefois pas vissées ou bloquées fermement l'une contre l'autre, car la possibilité d'une rotation relative de la cage annulaire à galets 16 et donc, de la position des ga- lets 14 par rapport à la tête de pompe 2, doit rester maintenue pour permettre le réglage de l'injection qui s'effectue par l'intermédiaire du filetage 26 La mo- dification de position axiale relative de la cage an- nulaire à galets 16, intervenant sur la figure 2 lors d'un réglage de l'injection, a donc une influence sur la pompe d'injection ou bien sur le déroulement de l'injection, cela peut être évité lorsque, de façon correspondante à la forme de réalisation selon la fi- gure 3, la liaison entre la cage annulaire à galets 16 et la tête de pompe 2, est réalisée à la façon d'un emboîtement à baïonnette. Les figures 4 et 5 montrent en section transversale, ce troisième exemple de réalisation afin d'expliquer la constitution et le fonctionnement de cet emboîtement à baïonnette Suivant ces figures, la figure 4 montre l'insertion des deux parties et la fi- gure 5, la réalisation de la liaison par interpénétra- tion de formes grâce à une rotation des deux parties l'une par rapport à l'autre Une nervure 31 est prévue à l'extrémité du prolongement cylindrique 17 de la cage annulaire à galets 16 tandis qu'une encoche 32 adaptée à cette nervure est prévu sur la tête de pompe 2, afin de constituer ce guidage à la façon d'un em- boîtement à baïonnette Dans ce cas une possibilité de montage axial est garantie par les évidements en forme de segments 33 dans la nervure 31 de la cage annulaire à galets 16 et dans la gorge 32 de la tête de pompe 2. L'assemblage par interpénétration des parties de main- tien 34 faisant saillie vers l'intérieur sur la cage annulaire à galets 16 et des parties de maintien 35 faisant saillie à l'extérieur sur la tête de pompe 2, s'effectue après l'emboîtement par une rotation d'un angle alpha (figure 4) des parties 34, 35 les unes par rapport aux autres Cet angle de rotation alpha doit alors être supérieur à la rotation maximale de la cage annulaire à galets lors du réglage de l'injection, pour éviter un détachement non intentionnel de l'em- boitement à baïonnette. Ces adaptations, en ce qui concerne la rota- tion relative de la cage annulaire à galets 16 par rapport à la tête de pompe 2, ne sont cependant pas nécessaires lorsque, de façon correspondante à l'exem- ple de réalisation 4, un moyen de réglage de l'injec- tion 40 est intégré dans la cage annulaire à galets 16, comme le montre la figure 6 Dans ce cas, en sup- plément à la constitution décrite selon la figure 2, un anneau à galets 14 est monté de façon à pouvoir tourner dans la cage annulaire à galets reliée à la tête de pompe 2 La cage annulaire à galets 16 sert alors, uniquement de douille de guidage avec butée axiale A cet effet, elle est, d'une façon analogue à la figure 2, vissée sur la tête de pompe 2 à la façon d'un écrou d'accouplement, et elle comporte à son ex- trémité opposée à la tête de pompe 2, une nervure 36 faisant saillie vers l'intérieur Cette nervure sert de butée axiale, dans la direction opposée à la tête de pompe 2, pour l'anneau à galets 14 monté de façon à pouvoir tourner à l'intérieur de la cage annulaire à galets 16 Cette cage est pressée contre cette butée contre laquelle il est pressé par des ressorts de rap- pel 19, non représentés dans ce cas Il est ainsi pos- sible, par l'intermédiaire d'une gorge longitudinale, non représentée, prévue sur la cage annulaire à galets 16, de faire agir sur l'anneau à galets 14 susceptible de tourner à l'intérieur de la cage annulaire à galets 16, pour permettre le réglage du début de l'injection, le moyen de réglage de l'injection 40 disposé à poste fixe sur la cage annulaire à galets 16 assemblée rigi- dement avec la tête de piston 2. Un autre exemple de réalisation est repré- senté sur la figure 7, exemple dans lequel la cage an- nulaire à galets 16 simplifiée et la tête de pompe 2, sont fabriquées d'un seul tenant Ce support 50 cons- titué par la cage annulaire à galets 16 et la tête de pompe 2, revêt la forme d'un godet cylindrique dans la partie de tête fermée 51 duquel est à son tour disposé le cylindre de pompe 4 Ce cylindre 4 sert à recevoir et à guider le piston de pompe 3 et sur sa périphérie est intégré le moyen de réglage 40 de l'injection. Suivant cette figure 7, ce moyen de réglage 40 est constitué par un moteur logé dans un évidement de la tête de pompe 2 revêtant la forme d'un support 50 afin de mettre en rotation la cage annulaire Ce moyen de réglage 40 agit de façon analogue à la figure 6, par l'intermédiaire d'une gorge longitudinale prévue dans le support 50 sur l'anneau à galets 14 monté de façon à pouvoir tourner à l'intérieur du support 50 Cet an- neau à galets 14 est pressé par les ressorts de rappel 19 contre une butée 52 qui est constituée par un cou- vercle 53 vissé sur l'extrémité ouverte du support 50 en forme de godet Au moins un ajour est prévu dans la paroi cylindrique pour le passage du carburant et d'au moins un élément de réglage L'arbre d'entraînement 11, non représenté ici, fait saillie dans le support et est guidé dans le couvercle 53 par l'intermé- diaire d'un palier 54 Il existe en outre la possibi- lité, de réaliser l'ensemble du montage 54 de l'arbre d'entraînement 11 de la pompe d'injection de carburant sous la forme d'un couvercle de fermeture 53 pour le support 50 constitué par la cage annulaire à galets 16 et la tête de pompe 2, grâce à quoi toutes les parties se trouvant dans le flux de forces, seraient rassem- blées Si cette unité est maintenant directement re- liée à un support externe stable, alors le boîtier de pompe 1 entourant peut être, de cette façon, complète- ment séparé du flux de forces, ce qui en fin de comp- te, se rapproche d'un encapsulage de l'unité de pompe totale. La pompe d'injection de carburant selon l'invention, fonctionne de la façon suivante Lorsque l'arbre d'entraînement 11 est entraîné avec une vites- se de rotation synchrone du moteur, le disque à cames 13 est entraîné par l'intermédiaire du couplage en croix 12, auquel cas sa piste de roulement 23 se dé- place sur les galets 24 de l'anneau à galets 14 et ef- fectue alors un mouvement d'aller et retour en direc- tion axiale Le piston de pompe 3, relié par adhérence au disque à cames 13, est alors également animé d'un mouvement de rotation, et en même temps, d'un mouve- ment d'aller et retour, tandis que pendant le déplace- ment axial causé par les ressorts de rappel 19 en di- rection de l'arbre d'entraînement 11, du carburant s'écoule dans la chambre de travail de la pompe à par- tir de la chambre d'aspiration 6 et par l'intermédiai- re d'un canal de liaison dans le piston de pompe 3. Pendant la course de refoulement, dirigée en direction de la tête de pompe 2, du piston de pompe 3 Le canal de liaison entre la chambre d'aspiration 6 et la cham- bre de travail de la pompe est fermé par le tiroir an- nulaire 7 Ce carburant est comprimé et amené par l'intermédiaire d'une gorge de répartition prévu à la périphérie du piston de pompe, à la canalisation d'in- jection concernée, Ce carburant est alors injecté par l'intermédiaire d'une buse d'injection dans le cylin- dre concerné du moteur à combustion interne à alimen- ter. Ce refoulement sous haute pression se termi- ne, tandis que la course du piston se poursuit, par la il libération du canal de liaison entre la chambre de travail de la pompe et la chambre d'aspiration 6 par le tiroir annulaire 7 Ainsi le carburant se trouvant sous pression élevée, revient dans la chambre d'aspi- ration 6 Les forces et les moments de réaction inter- venant lors de ces processus, prennent appui, dans le cas des pompes d'injection de carburant connues, sur le boîtier 1 de la pompe, par l'intermédiaire de l'an- neau à galets 14, ce qui a pour conséquence des vibra- tions, et donc une émission de bruit importante A l'aide des dispositions décrites sur les figures 1 à 7, il est possible d'obtenir une atténuation du bruit du fait que l'on évite les vibrations causées par l'action des forces sur le boîtier 1 de la pompe, étant donné qu'un circuit de forces internes est cons- titué et que l'efficacité totale du fonctionnement du réglage, reste maintenue par un dispositif de réglage de l'injection. REVENDICATIONS 1. Pompe d'injection de carburant pour mo- teurs à combustion interne avec un boîtier de pompe ( 1) en forme de pot qui est fermé par une tête de pom- pe ( 2) pourvue de ce boîtier, pompe qui comporte un cylindre de pompe ( 4) dans lequel un piston de pompe ( 3) animé, par un entraînement à cames ( 5), d'un mou- vement d'aller et retour et en même temps de rotation, pendant lequel il sert en même temps de répartiteur, délimite une chambre de travail de la pompe qui, lors d'une course d'aspiration du piston de pompe ( 3) est reliée à une chambre d'aspiration ( 6) remplie de car- burant et prévue à l'intérieur de la pompe d'injection de carburant, tandis que lors de la course de refoule- ment du piston de pompe ( 3), cette chambre est reliée à l'une des multiples canalisations d'injection de carburant, tandis que comme entraînement à cames ( 5) il est prévu un disque à cames ( 13) actionné par un arbre d'entraînement ( 11) s'étendant dans la chambre d'aspiration ( 6), ce disque contre lequel le piston de pompe ( 3) est maintenu par l'intermédiaire d'un ressort de rappel ( 19) prenant appui contre la tête de pompe ( 2), afin de presser en même temps les disques à cames ( 13) sur un anneau à galets ( 14) sur lesquels se déplacent les cames du disque à cames ( 13) lors de leur mouvement de rotation, pompe d'injection de car- burant caractérisée en ce que l'anneau à galets ( 14) est une partie en forme de pot recevant les galets ( 24) et assemblé avec la tête de pompe ( 2). 2 Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'anneau à ga- lets ( 14) revêtant la forme d'une cage annulaire à ga- lets ( 16) et qui contient le disque à cames ( 13), le ressort de rappel ( 19) et le piston de pompe ( 3) com- porte des ouvertures de passage pour le carburant et les organes de commande, et est vissé avec la tête de pompe ( 2). 3. Pompe d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractéri- sée en ce que la cage annulaire à galets ( 16) est vis- sée avec la tête de pompe ( 2) par l'intermédiaire d'un filetage interne ( 26), et est susceptible de tourner sous l'action d'un organe de réglage pour le réglage du début de l'injection (figure 2). 4 Pompe d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractéri- sée en ce que la cage annulaire à galets ( 16) est as- semblée avec la tête de pompe ( 2) à la façon d'un em- boîtement à baïonnette et est susceptible de tourner sous l'action d'un organe de réglage pour le réglage du début de l'injection (figure 3). 5. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 4, caractérisée en ce que la cage annu- laire à galets ( 16) comporte du côté de son assemblage avec la tête de pompe ( 2), plusieurs parties de main- tien ( 34) faisant saillie radialement vers l'intérieur à partir de sa paroi périphérique, et entre lesquelles peuvent passer axialement des parties de maintien ( 35), dirigées radialement vers l'extérieur, de la tête de pompe, et ces parties de maintien, lors d'une rotation de la cage annulaire à galets ( 16), viennent se placer axialement derrière les parties de maintien radiales de la tête de pompe en application axiale contre celle-ci (figures 4, 5). 6 Pompe d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractéri- sée en ce que l'anneau à galets ( 14) est monté de fa- çon à pouvoir tourner dans une cage annulaire à galets ( 16) assemblée avec la tête de pompe ( 2) et dans la- quelle est intégré un dispositif de réglage ( 40) du début de l'injection (figure 6). 7. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif de réglage ( 40) du début de l'injection est fixé sur la cage annulaire à galets ( 16) et est couplé à l'an- neau à galets ( 14) par l'intermédiaire d'une ouverture de la cage annulaire à galets ( 16) (figure 6). 8. Pompe d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractéri- sée en ce que la tête de pompe ( 2) est réalisée sous la forme d'un support ( 50), avec un évidement cylin- drique axial pour recevoir des ressorts de rappel ( 19), le piston de pompe ( 3), le disque à cames ( 13) et l'anneau à galets ( 14), cet anneau à galets étant guidé radialement sur la paroi cylindrique de l'évide- ment, une partie de couvercle ( 53) étant fixée à une face frontale de la paroi cylindrique contre laquelle prend appui axialement l'anneau à galets ( 14) (figure 7). 9 Pompe d'injection de carburant selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'il est prévu au moins un ajour dans la paroi cylindrique pour le pas- sage du carburant et d'au moins un élément de réglage. 10. Pompe d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractéri- sée en ce que la partie de couvercle ( 53) comporte en même temps un palier ( 54) de l'arbre d'entraînement ( 11) (figure 7). 11. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 10, caractérisée en ce que, dans un évi- dement de la tête de pompe ( 2) revêtant la forme d'un support ( 50), est disposé un moteur de réglage ( 40) pour la mise en rotation de la cage annulaire à galets ( 16) (figure 7). 12. Pompe d'injection de carburant selon la revendication 3, caractérisée en ce que le déroulement de l'injection est influencé de façon favorable en fonction de la position de réglage de l'injection par la modification de la position axiale de la cage annu- laire à galets ( 16).