Brevet FR2709791A1 — publié le 19950317

L'invention concerne les pompes de carburant, et plus précisément un amortisseur de bruit et d'impulsions de fluide destiné à un circuit de carburant d'un véhicule automobile et analogue. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 122 039 décrit une pompe de carburant à pignons tournants qui contient intérieurement un amortisseur élastomère d'impul- sions de pression contenant de l'air à la pression atmosphérique dans un corps annulaire creux et fermé circonférentiellement continu qui a pour rôle de réduire les pulsations de pression du débit de carburant afin que la distribution par la pompe soit meilleure et que le bruit audible soit réduit. La pompe est entrainée par l'action de deux rotors à pignons interne et externe en prise placés dans un boitier et crée des impulsions de pression ou des variations de la pression du carburant évacué de la pompe. L'amortisseur d'impulsions de pression se contracte et se dilate lorsqu'il est soumis à ces impulsions de pression du carburant et il réduit l'amplitude des impulsions de pression et permet l'obtention d'un courant plus régulier de fluide à la sortie de la pompe. Bien que l'amortisseur d'impulsions de pression de la pompe de carburant à rotors à engrènement décrit dans le brevet précité, cédé à la demanderesse, ait rencontré un succès commercial important, des perfectionnements restent souhaitables. Un problème posé par l'amortisseur d'impul- sions de pression décrit dans le brevet précité est la durabilité limitée de l'amortisseur ainsi que la fiabilité du dispositif pendant le fonctionnement. L'amortisseur d'impulsions de pression doit être moulé par soufflage à partir de matière plastique d'une famille convenant aux opérations de moulage par soufflage donnant une quantité considérable de déchets qui augmente le coût de fabri- cation. En outre, les amortisseurs moulés par soufflage doivent être réalisés avec soin afin qu'ils donnent une configuration géométrique comprenant une partie facilement compressible qui fléchit, mais qui ne se "retourne" pas lors de la compression. Pour la réalisation d'un amor- tisseur de grande durabilité qui fléchit facilement sous l'action de forces cycliques répétées, on doit prendre des précautions pour réduire les contraintes localisées qui peuvent provoquer des fractures par fatigue de l'amortis- seur moulé par soufflage. En conséquence, pour obtenir un amortisseur capable de supporter les charges au cours d'un cycle complet de compression, la configuration géométrique de l'amortisseur devient critique afin que la fracture par fatigue soit minimale. En outre, les opérations de moulage par soufflage et d'assemblage d'un amortisseur de forme annulaire augmentent encore le coût final de l'amortisseur. Un autre problème posé par les amortisseurs exis- tants d'impulsions de pression est le manque de fiabilité et la durée insuffisante d'utilisation pendant le cycle normal de la pompe de carburant. La difficulté de la réalisation d'un amortisseur moulé par soufflage suffi- samment flexible augmente la probabilité de fracture locale par fatigue qui provoque une défaillance de l'amortisseur. De même, la formation d'un dispositif amortisseur à plu- sieurs chambres de grande simplicité de fabrication, de faible coût et de grande facilité de fabrication par une opération de moulage par soufflage s'est révélée difficile jusqu'à présent. La fiabilité et la durée de l'amortisseur actuel à une seule chambre dépendent beaucoup de la confi- guration géométrique nominale critique, de l'aptitude à obtenir de manière répétée une compression totale sans défaillance cyclique, et du réglage très sévère de l'épais- seur de paroi de l'amortisseur résultant formé par moulage par soufflage. Un amortisseur d'impulsions de pression ayant un corps creux formé d'un tube à paroi mince de matière plastique flexible et élastique ayant des extrémités soudées forme au moins une chambre dans le corps. Chaque chambre contient un gaz compressible, de préférence sous pression, destiné à amortir les impulsions de pression du carburant transmis par la pompe de carburant et à régulariser le débit de carburant par réduction des pulsa- tions de pression sans réduction du débit de la pompe. Lors de l'utilisation d'un amortisseur à plusieurs chambres, la fiabilité est accrue car la défaillance d'une chambre laissent encore les autres chambres pour l'amortissement des impulsions. En outre, chaque chambre réduit en outre le bruit audible produit par les pulsations de pression si bien que le bruit est minimal dans un véhicule comprenant une pompe de carburant munie d'un amortisseur. L'invention concerne ainsi un amortisseur d'impul- sions de pression, destiné à une pompe de carburant qui peut être fabriqué facilement et économiquement à partir d'un tube continu, qui peut former une ou plusieurs chambres, qui peut être comprimé complètement grâce à la construction en une matière flexible et à la configuration géométrique à paroi mince, qui a une durée d'utilisation nettement prolongée, et qui possède des propriétés de simplicité, de stabilité, de robustesse, de durabilité, de fiabilité, de rapidité et de facilité de montage, tout en ayant une fabrication et un assemblage relativement simples et économiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue schématique d'un moteur de véhicule et du circuit de distribution de carburant, selon l'invention; la figure 2 est une vue en élévation latérale et en coupe partielle d'une pompe de carburant de type autonome ayant un amortisseur d'impulsions de pression dans un mode de réalisation préféré de l'invention, du type utilisé dans le circuit de la figure 1; la figure 3 est une vue en plan de l'amortisseur d'impulsions de pression de la pompe de carburant de la figure 2; la figure 4 est une vue de bout de l'amortisseur de la figure 3, suivant la ligne 4-4 de la figure 3; la figure 5 est une vue en plan d'un amortisseur d'impulsions de pression à tube allongé, dans une variante de l'invention; la figure 6 est une vue en élévation latérale de l'amortisseur d'impulsions de pression de la figure 5; la figure 7 est une vue en plan d'une variante de l'amortisseur des figures 5 et 6; et la figure 8 est une vue en élévation de l'amortis- seur d'impulsions de pression de la figure 7. Les figures 1 à 4 représentent un circuit 10 de distribution de carburant destiné à un moteur 12 de véhi- cule comprenant un module 14 à pompe de carburant placé dans le réservoir, comprenant une pompe 16 de carburant qui comporte un amortisseur 18 d'impulsions de pression selon l'invention. De préférence, le moteur comprend un circuit électronique d'injection de carburant ayant un injecteur 20 de carburant pour chaque cylindre dans lequel de l'essence liquide est introduite à partir d'une canalisation commune 22 de carburant. De préférence, le module 14 est logé dans un réservoir 24 de carburant d'un véhicule, tel qu'une automobile (non représentée), et transmet du carburant à la canalisation de carburant par un tube 26 de raccordement. De préférence, la vitesse et en conséquence le débit de la pompe peut varier afin que le carburant liquide soit transmis à la canalisation à la pression voulue, si bien qu'il n'existe aucun tube de retour de carburant depuis cette canalisation. Ce circuit de carburant est connu sous le nom de circuit "sans retour" de carburant. Lors du montage, la pompe 16 est montée dans le module 14 et transmet du carburant sous pression au tube 26, de préférence par l'intermédiaire d'un ensemble à clapet 28. Le carburant est admis dans le module par un ensemble 30 d'entrée et de filtration, adjacent au fond du réservoir. Comme l'indique la figure 2, la pompe de carburant a un carter 32 de forme générale cylindrique avec un capuchon supérieur 34 d'extrémité ayant une sortie 36 de carburant sous pression et un capuchon inférieur 38 d'extrémité ayant une entrée 40 de carburant. Lorsque la pompe est montée dans le module, la sortie 36 est raccordée à l'ensemble à clapet 28 et l'entrée 40 reçoit le carburant par l'ensemble d'entrée et de filtration du module. Lorsque le carburant est pompé, deux rotors interne et externe 42 et 44 à pignon en prise sont logés dans une poche 46 formée dans le capuchon inférieur 38 et entraînés en rotation par un moteur électrique 48. Lorsque les pignons tournent, les espaces compris entre les dents qui engrènent forment des chambres de pompage 50 placées circonférentiellement et qui grandissent et diminuent, le carburant liquide étant admis d'un côté dans ces chambres par un orifice 52 d'entrée. Le carburant est évacué par une sortie (non représentée) ayant une forme de coin, à la partie inférieure de la poche 46 du capuchon 38 d'extré- mité, et s'écoule radialement vers l'extérieur du pignon externe 44 et à l'intérieur de la pompe 54 par l'intermé- diaire de son carter 32, du capuchon supérieur 34 et de la sortie 36. Une plaque d'étanchéité sous forme d'un disque 56 se loge à la face supérieure des pignons 42 et 44. Pour que les pignons soient entraînés, le pignon interne 42 est raccordé à l'arbre 58 de l'armature 60 qui tourillonne dans le stator 61 du moteur. Comme la construction et le fonc- tionnement d'une pompe convenable 16 sont décrits plus en détail dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 697 995 et 5 122 039, on ne les décrit pas plus en détail dans le présent mémoire. Comme l'indique la figure 2, l'amortisseur 18 est de préférence logé dans une cage annulaire 62 qui, lors du montage, est logée et retenue dans une cavité ou gorge 64 comprise entre l'extrémité inférieure 61 du stator 61 et l'extrémité supérieure du capuchon inférieur 38 et formée par ces extrémités. Cependant, dans certaines applications, l'amortisseur 18 peut être directement installé dans la pompe, sans aucune cage 62. De préférence, la cage est annulaire et discontinue et elle a une longueur courbe dépassant 180 mais infé- rieure à 360 , de préférence d'environ 300 et, en coupe, elle correspond à la périphérie de l'amortisseur à l'état relaxé. De préférence, la cage a une forme ovale de façon générale en coupe, avec des bords latéraux de forme géné- rale en demi-cercle raccordés par des parois latérales pratiquement rectilignes. De préférence, la cage est perforée et a plusieurs orifices 66 de circulation de fluide par lesquels le carburant sous pression agit sur l'amortisseur. De préférence, le nombre et la dimension des orifices sont choisis afin qu'un débit réglé de carburant agisse sur l'amortisseur. De préférence, la cage est formée d'un matériau résistant à la corrosion, par exemple de matière plastique, de laiton, de cuivre, d'acier inoxydable ou analogue, et peut être formée d'une grille ou toile. De préférence, lorsque la cage est réalisée, une extrémité ouverte permet l'introduction de l'amortisseur 18 et, le cas échéant, après introduction de l'amortisseur, elle peut être fermée par pincement afin qu'elle retienne l'amortisseur. Comme l'indiquent les figures 3 et 4, l'amortisseur 18 d'impulsions a de préférence la configuration d'un segment courbe ou d'un anneau discontinu couvrant plus de et moins de 360 , de préférence environ 300 , formé d'un tube 68 à paroi mince d'une matière plastique flexible et élastique, telle que le "Teflon". De préférence, le tube a une configuration générale courbe alors que ses extré- mités 70 et 72 sont pincées l'une sur l'autre et soudées. De préférence, le tube est aussi pincé et soudé à une ou plusieurs parties intermédiaires 74 pour la formation de plusieurs chambres 76, 78 contenant une certaine quantité de gaz, par exemple d'air. De préférence, le gaz de chaque chambre est comprimé à une pression supérieure à la pres- sion atmosphérique, bien que cette pression puisse être plus ou moins voisine de la pression atmosphérique ou d'une valeur inférieure. De préférence, les extrémités 70, 72 et les parties intermédiaires 74 sont soudées, par exemple par pression entre des barres ou matrices chauffées, bien qu'elles puissent être fixées et soudées à l'aide d'un adhésif convenable. Le soudage par chauffage alors qu'un gaz est présent dans les chambres à une pression supérieure à la pression atmosphérique peut être facilement réalisé par application d'un gaz comprimé à l'intérieur du tube par une extrémité au moins avant et pendant le soudage des parties intermédiaires et des extrémités. Comme l'indique la figure 6, un amortisseur recti- ligne allongé 80 peut être réalisé et introduit dans la cage qui le met à une configuration courbe ou annulaire de façon générale dans la pompe. L'amortisseur peut être formé d'un morceau 82 de tube de forme rectiligne, à paroi mince, et constitué d'une matière plastique flexible et élastique, par exemple de "Teflon" ou polytétrafluoréthylène, par pincement et soudage des extrémités 84 et 86, par exemple par soudage par chauffage ou par un adhésif convenable, pour la formation d'une chambre 88 contenant du gaz qui est de préférence à une pression supérieure à la pression atmosphérique lorsque l'amortisseur est à l'état relaxé. Comme représenté sur les figures 7 et 8, un amortis- seur linéaire allongé 90 ayant plusieurs chambres 92 et 94 peut être réalisé par soudage d'un tube 96 à paroi mince formé d'une matière plastique convenable, à ses extrémités 98 et 100, et à une ou plusieurs parties intermédiaires 102. De préférence, le gaz des chambres 92 et 94 est à une pression supérieure à la pression atmosphérique lorsque l'amortisseur est à un état relaxé. Le cas échéant, ces amortisseurs peuvent être utilisés avec une configuration générale linéaire par disposition dans un boîtier de pompe réalisé afin qu'il loge ces amortisseurs de configuration rectiligne. De préférence, plusieurs amortisseurs peuvent être formés dans un long tronçon unique ou dans un rouleau continu de tube de matière plastique flexible et élastique convenable ayant le diamètre voulu, par disposition d'une partie adjacente à une extrémité à la configuration recti- ligne ou courbe voulue, par pincement et soudage, par exemple thermique, des extrémités et de toutes les parties intermédiaires, puis par découpe ou séparation de l'amor- tisseur ainsi formé du tube continu près de l'extrémité soudée éloignée de l'extrémité libre du tube pour l'intro- duction d'un gaz dans les chambres, de préférence à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Il est préférable que le gaz comprimé soit transmis au tube continu par son autre extrémité, et il est préférable de fermer et souder l'extrémité avant d'un amortisseur terminé immédiatement auparavant, avant de couper l'amortisseur terminé du tube continu. Les amortisseurs sont fabriqués à partir d'un tube ayant une paroi relativement mince, dont l'épaisseur est habituellement comprise entre 0,05 et 1,25 mm et de préfé- rence entre 0,2 et 0,3 mm. Dans le cas des applications aux pompes de carburant des automobiles, le tube a par exemple un diamètre externe compris entre environ 2,5 et 50 mm et de préférence entre environ 3 et 13 mm. De préférence, le tube à paroi mince est formé de matière plastique extrudée. La matière plastique élastique doit être d'un type qui ne présente pratiquement pas de gonflement ou de détérioration pendant l'utilisation et en contact constant avec le carburant dans lequel elle est immergée. Dans les applica- tions aux automobiles, une matière plastique telle que le "Teflon", le "Mylar", l'acétal ou le "Valox" convient avec l'essence, le mélange d'essence et d'alcool et les combus- tibles diesel. Dans certaines applications, le "Nylon" et des matières analogues peuvent convenir et le coût de la matière du tube peut être réduit par extrusion simultanée d'un revêtement externe de "Teflon" ou polytétrafluoréthy- lène sur une âme de "Nylon". Pour que l'amortissement des impulsions de pression et la réduction de bruit soient maximaux, on considère qu'il est préférable de réaliser et tester la configuration géométrique de l'amortisseur et de sélectionner la pression du gaz dans la chambre ou les chambres de façon que, dans les conditions normales de fonctionnement, les impulsions de pression de la plus grande amplitude provoquent un affaissement pratiquement complet de chaque chambre si bien que ses parois latérales opposées sont en appui l'une contre l'autre. Habituellement, la pression du gaz dans chaque chambre est un peu inférieure à la pression nominale de fonctionnement de la pompe dans laquelle l'amortisseur est placé. Par exemple, la pression du gaz est inférieure d'environ 5 à 30 % et de préférence d'environ 5 à 20 % à la pression nominale du carburant. Par exemple, un amortisseur placé dans le carburant et ayant une pression nominale de fonctionnement de 4 bars peut avoir une pression de gaz dans chaque chambre d'environ 3,3 à 3,7 bars, lorsque l'amortisseur est placé à l'atmosphère. Les amortisseurs selon l'invention ont une réali- sation relativement simple et leur fabrication et leur montage sont peu coûteux, ils donnent d'excellentes perfor- mances d'amortissement et de réduction de bruit et ont une durée de vie très longue, pour un coût de fabrication et de montage bien inférieur à celui des amortisseurs de la technique antérieure. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et revendiquée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence dans ses éléments consti- tutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Amortisseur d'impulsions de pression de carburant dans une pompe (16) de carburant, caractérisé en ce qu'il comprend un corps creux formé d'un tube (68, 96) à paroi mince de matière plastique flexible et élastique ayant deux extrémités distantes, la paroi du tube (68, 96) étant pincée et soudée près de chaque extrémité et dans au moins une partie comprise entre les extrémités pour la formation d'au moins deux chambres (76, 78; 88; 92, 94) en coopé- ration avec le tube (68, 96), et un gaz compressible enfermé hermétiquement dans chaque chambre (76, 78; 88; 92, 94), le corps creux étant porté par la pompe (16) de carburant au contact du carburant refoulé par la pompe (16) de manière que le corps creux soit comprimé par les impul- sions de pression du carburant refoulé, que les impulsions de pression soient amorties et que le débit de carburant de la pompe (16) soit régularisé. 2. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps creux a une forme générale ovale en coupe. 3. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une cage rigide (62) ayant au moins un orifice d'admission de carburant et la cage (62) entoure, porte et supporte le corps creux dans la pompe (16) de carburant. 4. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique est le polytétrafluor- éthylène. 5. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz compressible placé dans chaque chambre (76, 78; 88; 92, 94) est à une pression supérieure à la pression atmosphérique, et la paroi du tube (68, 96) est soudée par pincement. 6. Amortisseur d'impulsions de pression de carburant destiné à une pompe (16) de carburant, caractérisé en ce qu'il comprend un corps creux d'un tube (68, 96) à paroi mince d'une matière plastique flexible et élastique ayant l deux extrémités distantes, la paroi du tube (68, 96) étant pincée sur elle-même et soudée près de l'extrémité et dans une partie au moins comprise entre les extrémités pour la formation, en coopération avec le tube (68, 96), d'au moins deux chambres (76, 78; 88; 92, 94), et un gaz compres- sible enfermé hermétiquement dans chacune des chambres (76, 78; 88; 92, 94), le corps creux ayant une construction telle qu'il peut être supporté par la pompe (16) de carbu- rant au contact du carburant refoulé par la pompe (16) afin que le corps creux soit comprimé par les impulsions de pression du carburant refoulé et amortisse ces impulsions de pression et régularise le courant de carburant provenant de la pompe (16) de carburant. 7. Amortisseur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une cage rigide (62) ayant au moins un orifice d'admission de carburant, et la cage (62) entoure, porte et supporte le corps creux sur la pompe (16) de carburant. 8. Amortisseur d'impulsions de pression de carburant destiné à un circuit de carburant ayant une pompe (16) de carburant, caractérisé en ce qu'il comporte un corps creux formé d'un tube (68, 96) à paroi mince d'une matière plastique flexible et élastique ayant deux extrémités distantes, la paroi du tube (68, 96) étant pincée sur elle- même et soudée près de chaque extrémité et dans une partie au moins comprise entre les extrémités pour la formation, en coopération avec le tube (68, 96), d'au moins deux chambres (76, 78; 88; 92, 94), un gaz compressible étant enfermé hermétiquement dans chaque chambre (76, 78; 88; 92, 94), le corps creux étant comprimé par des impulsions de pression du carburant refoulé afin que les impulsions de pression soient amorties et que le courant de carburant refoulé par la pompe (16) de carburant soit régularisé. 9. Amortisseur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une cage rigide (62) ayant au moins un orifice d'admission de carburant, et la cage (62) entoure, porte et supporte le corps creux au contact du carburant liquide. 10. Amortisseur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la paroi du tube (68, 96) a une épaisseur nominale d'environ 0,05 et 1,25 mm. 11. Amortisseur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la paroi du tube (68, 96) a, en coupe, un diamètre externe compris entre environ 2,5 et 13 mm. 12. Amortisseur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que, lorsque l'amortisseur est exposé à la pression atmosphérique, le gaz enfermé hermétiquement dans chaque chambre (76, 78; 88; 92, 94) a une pression supérieure à la pression atmosphérique et inférieure de 5 à % à la pression nominale du carburant refoulé par la pompe (16) lors du fonctionnement. 13. Amortisseur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le tube (68, 96) est disposé avec la confi- guration d'un anneau discontinu recouvrant un segment courbe supérieur à 180 et inférieur à 360 . 14. Amortisseur selon la revendication 6, caracté- risé en ce que le gaz compressible placé dans chacune des chambres (76, 78; 88; 92, 94) est à une pression supé- rieure à la pression atmosphérique et la paroi du tube (68, 96) est soudée en étant pincée pour la formation des chambres (76, 78; 88; 92, 94). 15. Amortisseur selon la revendication 8, caracté- risé en ce que le gaz compressible de chacune des chambres (76, 78; 88; 92, 94) est à une pression supérieure à la pression atmosphérique, et la paroi du tube (68, 96) est soudée à l'endroit o elle est pincée pour la formation des chambres (76, 78; 88; 92, 94). 16. Amortisseur d'impulsions de pression de carbu- rant combiné à une pompe (16) de carburant, caractérisé en ce qu'il comprend un corps creux formé d'un tube (68, 96) à paroi mince de matière plastique flexible et élastique ayant deux extrémités distantes et initialement ouvertes, la paroi du tube (68, 96) étant pincée sur elle-même et soudée de manière permanente pour la formation d'une partie de fermeture permanente du tube (68, 96) au moins près de chaque extrémité initialement ouverte pour la formation, en coopération avec le tube (68, 96), d'au moins une chambre (76, 78; 88; 92, 94) entre deux parties associées de fermeture, et un gaz compressible enfermé hermétiquement dans la chambre (76, 78; 88; 92, 94) à une pression supérieure à la pression atmosphérique et inférieure de 5 à % à la pression nominale du carburant refoulé par la pompe (16) pendant l'utilisation, la paroi du tube (68, 96) ayant, en coupe, une épaisseur nominale comprise entre 0,05 et 1,25 mm et un diamètre externe à l'état libre compris entre 2,5 et 13 mm, le corps creux étant supporté à l'inté- rieur de la pompe (16) de carburant au contact du carburant refoulé par la pompe (16) afin que le corps creux soit comprimé par les impulsions de pression du carburant refoulé et amortisse les impulsions de pression et régula- rise le courant de carburant provenant de la pompe (16) de carburant, l'amortisseur comportant en outre une cage rigide (62) ayant plusieurs orifices d'admission de carbu- rant qui entoure, porte et supporte le corps creux dans la pompe (16) de carburant et ayant une forme générale ovale en coupe.