Brevet FR2704278A1 — publié le 19941028

POMPE A DEBIT VARIABLE POUR CIRCUIT DE REFROIDISSENENT DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention se rapporte- à une pompe à débit variable, notamment utilisée pour faire circuler le liquide de refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement une pompe centrifuge dont le débit de pompage varie automatiquement suivant la température du fluide pompé. Généralement le circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne utilisant un liquide de refroidissement, est du type à circulation forcée et comporte donc une pompe centrifuge classiquement entrainée directement par le moteur. I1 en résulte que la vitesse Cl'entraînement et donc le débit de la pompe sont proportionnels au régime de rotation du moteur. Or le régime de rotation du moteur n'est pas très représentatif des besoins de refroidissement du moteur, contrairement à la température du liquide de refroidissement qui est un paramètre beaucoup plus important. De nombreux systèmes ont donc été développés pour réguler le débit des pompes équipant les circuit de refroidissement des moteurs à combustion interne en fonction de la température du liquide de refroidissement. On peut ainsi citer l'utilisation de pompes entraînées électriquement et équipées de moteurs à régimes variables contrôlé par des thermostats disposés dans le circuit de refroidissement, mais le coût et le manque de fiabilité de ces appareils en a limité l'application. On peut également cité le document Fr-A2.681.906 qui a trait à une pompe centrifuge pour circuit de liquide de refroidissement de moteur à combustion interne, équipant notamment les véhicules routiers, qui comporte classiquement un corps pourvu d'une chambre de pompage dans laquelle est disposé un rotor muni d'une pluralité d'aubes entraînées mécaniquement à partir de l'arbre moteur. Cette pompe est caractérisée en ce qu'elle comporte un élément de paroi latérale s'étendant au voisinage de la surface de révolution décrite par les aubes, qui est apte à se déplacer sous l'action d'un dispositif de poussée thermosensible de manière à pouvoir ajuster la distance séparant l'élément de paroi et la surface de révolution décrite par les aubes et ainsi agir sur le rendement de la pompe. La présente invention a pour but d'améliorer le concept de régulation thermosensible divulgué dans le document précédent en proposant une nouvelle pompe de réalisation encore plus simple, fiable et économique. La pompe centrifuge selon l'invention est destinée à un circuit de liquide de refroidissement de moteur à combustion interne, équipant notamment les véhicules automobiles ou routiers. Elle comporte un corps pourvu d'une chambre de pompage dans laquelle est disposé un rotor muni d'une pluralité d'aubes, ce rotor étant accouplé en rotation à un arbre d'entraînement. Selon l'invention, la pompe centrifuge est caractérisée en ce que le rotor est- monté coulissant le long de son arbre d'entraînement entre une première position limite, où le rotor est positionné à l'extérieur de la chambre de pompage, et une seconde position limite, où le rotor est positionné dans la chambre de pompage, et en ce que le rotor est soumis à l'action de moyens de manoeuvre pilotés par au moins un paramètre caractéristique du fonctionnement du moteur, pour l'amener vers l'une ou l'autre des deux positions limites. Le déplacement du rotor le long de son arbre d'entraînement pour l'amener hors de la chambre de pompage permet ainsi d'agir sur le rendement de la pompe et donc de faire varier automatiquement le débit de la pompe en fonction de paramètres prédéterminés caractéristiques du fonctionnement du moteur et plus particulièrement de son refroidissement. Selon une autre caractéristique de la pompe selon l'invention, le dispositif actionneur est piloté par la seule température du liquide de refroidissement traversant la chambre de pompage. Selon une autre caractéristique de la pompe selon l'invention, le dispositif actionneur est formé par des moyens de poussée thermosensibles agissant sur le rotor à l'encontre de l'action d'un ressort de rappel. Selon un mode de réalisation de l'invention les moyens de poussée sont formés d'au moins un thermo-poussoir à cire, comprenant un boîtier dans lequel un piston est monté coulissant, une -chambre de pression remplie de cire s'étendant entre le fond du boîtier et le piston, le boîtier étant logé dans le conduit d'entrée de la pompe de façon que l'extrémité libre du piston soit apte à venir au contact du rotor. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel : la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale de la pompe centrifuge selon l'invention. Conformément à la figure 1, on a représenté en détail une forme de réalisation d'une pompe à eau utilisée dans le système de refroidissement d'un moteur à combustion interne, équipant notamment les véhicules automobiles ou routiers. La pompe comporte un corps de pompe 1 pièce principale formant l'enveloppe externe de la pompe. Une chambre de pompage 4 est ménagée à l'intérieur du corps 1. Un arbre d'entraînement étagé 3 tourillonne dans un palier correspondant agencé dans le corps 1. Une partie 32 de l'arbre se termine à l'intérieur du corps 1 et entraîne en rotation une turbine ou rotor 2. Le rotor 2 est essentiellement constitué d'un moyeu 21 auquel sont rattachées une pluralité d'aubes 22 disposées en saillies. Le nombre, la dimension et la forme des aubes 22 dépendent du type de liquide de refroidissement utilisé, de la configuration de la chambre de pompage 4 et du débit désiré. L'arbre 3 est entraîné depuis le vilebrequin du moteur par un pignon approprié 8 ou dispositif analogue monté sur son extrémité qui est à l'opposé de l'extrémité supportant le rotor 2. La chambre de pompage 4 comporte une paroi latérale de révolution encore appelée contre aubage, qui s'étend au voisinage de la surface de révolution décrite par les aubes 22 du rotor en tournant. L'espace entre la paroi et les aubes constitue l'entrefer dont les dimensions influent directement sur le débit de la pompe. Conformément à l'invention, le rotor 2 est monté coulissant le long de la partie 32 de l'arbre délimitée d'un côté par l'extrémité de ce dernier, positionnée en dehors de la chambre de pompage 4 dans le conduit d'entrée 7 du liquide qui s'étend coaxialement à l'arbre, et de l'autre par un épaulement 31. Cette partie 32 de l'arbre 3 présente une nervure longitudinale extérieure non figurée, pénétrant dans une rainure correspondante du moyeu 21, de façon à permettre l'accouplement en rotation de l'arbre 3 et du rotor 2, tout en autorisant le déplacement en translation du rotor 2 le long de l'arbre 3. Le rotor 2 monté ainsi coulissant, est soumis à l'action de moyens de manoeuvre, en l'occurrence à l'action antagoniste d'un ressort de poussée 5 et d'un actionneur thermosensible 6, l'actionneur 6 tendant à repousser le rotor-dans sa chambre de pompage 4 à l'encontre de l'action de l'action du ressort de rappel 5. Le ressort de rappel 5 est disposé autour de l'arbre 3, une extrémité en appui contre l'épaulement 31 porté par l'arbre et l'autre extrémité en appui contre le moyeu 21 du rotor 2. L'actionneur thermosensible est lui formé par un thermo-poussoir à cire 6. Ce thermo-poussoir 6 est constitué par un boîtier 60 dans lequel un piston 62, présentant un évidement cylindrique borgne de diamètre intérieur correspondant à celui de la partie 32 de l'arbre, nervure comprise, est monté coulissant sous l'action d'une chambre de pression 63 remplie de cire s'étendant entre le fond du boîtier 60 et le piston 62. L'extrémité annulaire du piston 62 est apte à venir en appui contre le moyeu 21 du rotor 2 et à déplacer le rotor 2 le long de l'arbre 3 celui-ci se logeant alors librement à l'intérieur de la jupe cylindrique. Le boîtier 60 est positionné dans le conduit d'entrée 7, dans le prolongement de l'arbre 3 au moyen de nervures de positionnement 61, de façon à être en permanence balayé par le liquide de refroidissement pénétrant dans la pompe. Conformément à la description donnée cidessus, le fonctionnement de la pompe centrifuge selon l'invention est le suivant. Le liquide pénétrant dans le conduit d'entrée 7 de la pompe, baignés constamment le boîtier 60. Tant que le liquide de refroidissement n'atteint pas la température de déclenchement de la cire contenue dans le thermo-poussoirs 6, confère figure 1, le rotor 2 est soumis à la seule pression du ressort de rappel 5 et occupe une première position limite au voisinage de l'extrémité de l'arbre 3 et en dehors de la chambre de pompage 4. Dans cette position et quelque soit le régime de rotation de la pompe le débit de liquide pompé est extrêmement faible. Il s'ensuit une montée en température du moteur et donc de meilleures performances de ce dernier notamment en terme d'émission de polluants. L'augmentation de la température du liquide de refroidissement provoque la dilatation de la cire contenue dans la chambre de pression 63 ce qui entraîne le déplacement du piston 62 qui repousse alors le rotor 2 vers la chambre de pompage 4, à l'encontre de l'action du ressort de rappel 5. Lorsque la cire est totalement dilatée, le rotor 2 occupe alors sa seconde position limite à l'intérieur de la chambre de pompage 4. Le positionnement du rotor 2 dans la chambre de pompage 4 assure alors le plein rendement de la pompe. L'augmentation du débit permet ainsi l'évacuation des calories et répond à l'augmentation de la température du liquide de refroidissement. La pompe suivant l'invention permet donc l'obtention d'un débit variable et ce grâce au déplacement du rotor 2 le long de l'arbre 3 en fonction de la température du liquide de refroidissement. Il est donc possible d'adapter les performances débits, pressions et puissances de la pompe indépendamment de la vitesse d'entraînement de l'arbre 3. Le paramètre de fonctionnement du moteur choisi pour piloter les moyens de manoeuvre et donc le déplacement du rotor est la température car il représente le mieux les besoins en refroidissement du moteur et est facilement accessible. Le choix de la cire contenue dans les thermo-poussoirs est effectué de façon à choisir la température de déclenchement comprise entre 80 et 900C. On pourra toutefois affiner ce choix en fonction des caractéristiques de fonctionnement du moteur considéré, et notamment prévoir une dilatation plus ou moins progressive, permettant de moduler la montée en débit de la pompe. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATION8 t1] Pompe centrifuge pour circuit de liquide de refroidissement de moteur à combustion interne, comportant un corps (1) pourvu d'une chambre de pompage (4) et dans lequel est disposé un arbre d'entraînement (3) accouplé en rotation avec un rotor (2) muni d'une pluralité d'aubes (22), caractérisée en ce que ledit rotor est monté coulissant le long de l'arbre d'entraînement (3) entre une première position limite où le rotor (2) est positionné à l'extérieur de la chambre de pompage (4) et une seconde position limite où le rotor est positionné dans la chambre de pompage (4), et en ce que ledit rotor (2) est soumis à l'action de moyens de manoeuvre pilotés par au moins un paramètre caractéristique du fonctionnement du moteur, pour amener ledit rotor (2) vers l'une ou l'autre des deux positions limites. [2] Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif actionneur (6) est piloté par la seule température du liquide de refroidissement traversant la chambre de pompage (4). [3] Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que le dispositif actionneur est formé par des moyens de poussée thermosensibles (6) agissant sur le rotor (2) à l'encontre de l'action d'un ressort de rappel (5). [4] Pompe centrifuge selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits moyens de poussée sont formés d'au moins un thermo-poussoir à cire (6), comprenant un boîtier (60) dans lequel un piston (62) est monté coulissant,t une chambre de pression remplie de cire s'étendant entre le fond du boîtier (60) et le piston (62), le boîtier (60) étant logé dans le conduit d'entrée (7) de façon à être immergé dans le liquide de refroidissement et à ce que l'extrémité libre du piston (62) soit apte à venir au contact du rotor.