Brevet FR2722539A1 — publié le 19960119

POMPE MECANIQUE A MEMBRANE A PRESSION AUGMENTEE POUR L'ALIMENTATION EN CARBURANT DE MOTEURS THERMIQUES, ET EN PARTICULIER DE MOTEURS A INJECTION. La présente invention concerne une pompe mécanique & membrane, servant notamment à alimenter en carburant un moteur thermique de véhicule automobile, et en particulier un moteur à injection. Par le brevet n 2 557 639 au nom de la Demanderesse on connaît une pompe à membrane qui comprend un corps supérieur et un corps inférieur en forme de récipients cylindriques creux, le corps supérieur étant pourvu d'un orifice d'aspiration de carburant, d'un orifice de refoulement de carburant et d'un orifice de retour du carburant vers le réservoir. Les extrémités ouvertes des corps sont appliquées l'une sur l'autre en pinçant entre elles les bords périphériques d'une membrane déformable et d'un élément porte-clapets comportant deux clapets qui commandent respectivement l'orifice d'aspiration et l'orifice de refoulement. La partie centrale de la membrane peut être déplacée en mouvement alternatif selon l'axe des corps par des moyens moteurs, de sorte que le carburant est alternativement aspiré du réservoir puis refoulé vers le carburateur. L'utilisation de ce type de pompe pour les moteurs & injection de carburant nécessite la mise en oeuvre d'une pression importante qui est fournie par un disque d'injection en gradins destiné à injecter le carburant dans l'orifice de sortie, sous une pression élevée. Ce disque est généralement monté coulissant dans une paroi tubulaire de guidage en gradins ou chemise venant de fabrication avec le corps supérieur. Toutefois, en raison des pressions différentes qui règnent dans les chambres de la pompe, le carburant risque de passer d'une chambre à l'autre en by-passant le disque et en générant des bulles de vapeur et d'air (vapor lock) par laminage du carburant. Ces fuites peuvent certes être évitées au moyen de dispositifs d'étanchéité montés entre la chemise et le disque, mais ces dispositifs ne sont pas totalement efficaces en raison de la présence d'irrégularités sur la surface interne de la chemise, qui sont dues au fait que la chemise est généralement fabriquée directement par moulage injection sans reprise d'usinage. Des mini-fuites peuvent donc se produire à travers lesdites irrégularités de surface. Ce risque de fuite est d'autant plus probable que le disque et la chemise sont généralement réalisés en matériaux différents et se dilatent donc différemment sous l'action des variations de température importantes se produisant au sein de la pompe. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et propose donc une pompe à membrane pour moteur à injection dans laquelle il ne se produit aucune fuite entre le disque d'injection et la chemise. A cet effet, selon l'invention, le disque d'injection et la chemise sont réalisés dans une même matière composite ce qui permet de parer aux variations de dilatation, et de plus, chacune des portions de diamètres différents du disque d'injection est munie d'un dispositif d'étanchéité qui comprend une garniture d'étanchéité annulaire réalisée en un composé plastomère ayant une bonne propriété de friction dynamique et une bonne tenue à l'usure, ladite garniture étant montée flottante dans une gorge périphérique formée sur la surface latérale du disque et prenant appui sur un joint torique en matière élastomère qui est disposé dans le fond de la gorge et qui maintient la garniture partiellement hors de la gorge. Le disque d'injection est donc fermement guidé dans son mouvement alternatif dans la chemise et son étanchéité est garantie par les garnitures d'étanchéité flottantes au niveau de ses deux parties de diamètres différents. Si la chemise présente des irrégularités sur sa surface interne, les garnitures flottantes se déforment radialement en passant sur lesdites irrégularités et leur déformation est absorbée par les joints toriques en élastomère. Il en résulte que les garnitures franchissent en douceur lesdites irrégularités de surface en maintenant avec elles un contact étanche parfait sur toute la course du disque. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit à présent à titre d'exemple non limitatif en regard des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue en coupe axiale d'une pompe à membrane munie d'un disque d'injection en gradins avec des garnitures d'étanchéité selon l'invention, la partie de droite étant en position de refoulement vers la chambre de compression et la partie de gauche étant en position de compression vers la chambre haute pression; la figure 2 est une vue partielle et agrandie de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2; et la figure 4 est une vue agrandie d'un détail de la figure 2. La pompe 10 comprend un corps supérieur 12 et un corps inférieur 14 tous deux réalisés en une matière composite de bonne résistance mécanique et ayant une bonne tenue aux températures relativement élevées qui règnent sous le capot de la voiture. Les corps 12 et 14 sont en forme de récipients sensiblement cylindriques ouverts à une extrémité et fermés à l'autre extrémité. Ils sont assemblés en appliquant bord à bord leurs extrémités ouvertes, avec interposition entre eux du bord périphérique d'une membrane déformable 16 et du bord périphérique d'un porte-clapets rigide 18 qui comprend un clapet d'aspiration 20 et un clapet de refoulement 22. L'ensemble est maintenu au moyen d'une collerette 23 sertie sur des brides du corps supérieur et du corps inférieur. Le corps supérieur 12 est pourvu d'une entrée de carburant 24 raccordée au réservoir d'essence et qui débouche au-dessus du clapet d'aspiration 20. Le carburant aspiré pénètre dans une chambre d'aspiration 26 définie entre la membrane 16 et le porte-clapets 18. De là, il est chassé à travers le clapet de refoulement 22 vers une chambre de refoulement 28 située au-dessus du porte-clapets. La chambre de refoulement comporte une sortie de carburant reliée au système d'injection du moteur et une sortie de retour au réservoir, non représentée, par laquelle le surplus de carburant est ramené au réservoir. La portion centrale de la membrane 16 est rigidifiée par deux flasques plats 32, 34 solidaires d'un poussoir axial 36. La membrane peut ainsi être entraînée en mouvement alternatif à partir d'un palier du moteur sur lequel est disposée une came 38, laquelle transmet son mouvement au poussoir 36 par l'intermédiaire d'un levier pivotant 40 chargé par un ressort 42, ou encore directement au poussoir. Dans l'application de la pompe à membrane à un moteur à injection, la pompe est équipée, de façon connue en soi, d'un disque d'injection 44 destiné à refouler le carburant, vers la sortie 30 à une pression élevée. Comme le montre plus clairement la figure 2, ce disque est constitué par une pièce cylindrique en gradins comprenant une portion cylindrique de grand diamètre 46 et une portion cylindrique de plus faible diamètre 48 et une queue 50 de diamètre encore plus faible. Le disque d'injection est monté coulissant à l'intérieur d'une chemise cylindrique 52 coaxiale avec le corps supérieur et qui présente un alésage à deux gradins 54, 56 de diamètres différents respectivement égaux à ceux des portions 46, 48 du disque d'injection. La queue 50 du disque est montée librement coulissante dans un fourreau 57 solidaire du porte-clapets 18 et son extrémité libre prend appui contre le flasque supérieur 32 de la membrane. Ledit disque d'injection est entraîné vers le haut par la membrane. Comme le montre la figure 3, la chambre de refoulement 28 présente un orifice 60 muni d'un clapet anti-retour 62 à travers lequel le carburant se trouvant dans la chambre de refoulement 28 est aspiré vers une chambre résiduelle 64 définie entre la paroi supérieure du corps supérieur 12 et l'extrémité supérieure du disque d'injection, lorsque celui- ci descend. Ladite chambre résiduelle communique avec une cavité 66 formée à l'extrémité supérieure du disque d'injection et qui est obturée par un clapet anti-retour 68 chargé par un ressort 70. La paroi de la cavité 66 est percée d'une pluralité de trous périphériques 72 qui débouchent dans l'alésage de la portion de chemise de grand diamètre 54. Celle-ci est plus longue que la portion du disque de grand diamètre 46 de sorte que lorsque le disque est en position haute, il se crée dans la portion de grand diamètre 54 une chambre annulaire 74. Celle-ci présente un orifice de sortie 76 qui débouche dans une chambre extérieure 78, laquelle communique avec la sortie de carburant 30 à travers un clapet anti-retour 80. La pompe à membrane fonctionne comme suit: lorsque la membrane 16 est entraînée vers le haut sur la figure 1, elle entraîne dans le même sens le disque d'injection 44. En même temps, la dose de carburant qui a été précédemment aspirée et qui se trouve dans la chambre d'aspiration (flèche A) est refoulée à travers le clapet de refoulement 22 vers la chambre de refoulement annulaire 28 (flèche B sur les figures 2 et 3). De là, le carburant traverse l'orifice 60 et le clapet anti-retour 62 (flèche C) et arrive à la chambre résiduelle 64 (flèche D). Le carburant pénètre ensuite dans la cavité 66 en repoussant le clapet 68 à l'encontre de la force du ressort 70 et il gagne la chambre annulaire 74 à travers les orifices 72 (flèche E sur la figure 2). Le clapet 68 se referme alors sous l'action du ressort 70, de sorte que le carburant reste bloqué dans la chambre 74 et la cavité 66. Lors de la course suivante de la membrane vers le bas sur la figure 2, la dose de carburant qui emplit la chambre 74 est alors refoulée sous haute pression à travers l'orifice 76 (flèche F), vers le chambre 78 et enfin vers la sortie 30 (flèche G) à travers le clapet anti-retour 80. Pour éviter toute fuite de carburant entre le disque d'injection et la chemise,on prévoit selon l'invention de réaliser le disque et la chemise en un même matériau composite. Cette mesure permet déjà d'éliminer toute dilatation différentielle entre la chemise et le disque et donc 1' augmentation du moindre jeu entre ces éléments. De plus, le disque d'injection est muni, sur ses deux portions de diamètres différents 46, 48, de dispositifs d'étanchéité 82, 84. Comme le montre la figure 4, chacun de ces dispositifs d'étanchéité comprend une bague fermée 86 réalisée en une matière composite plastomère ayant de bonnes propriétés de friction dynamique et une bonne tenue à l'usure. Cette bague a une section sensiblement rectangulaire et est partiellement reçue à l'intérieur d'une gorge périphérique 88 de section carrée ou rectangulaire formée sur la paroi du disque. Au fond de la gorge est disposé un sommier 90 constitué par un joint torique en élastomère ou en métal flexible. Le sommier maintient normalement la face intérieure 92 de la bague en position écartée du fond de la gorge 88, et la face extérieure 94 de la bague en position saillante par rapport à la paroi latérale du disque. La bague est donc montée flottante dans la gorge 88 et sa face extérieure est en contact étanche avec la paroi interne de la chemise. Il en résulte que si une irrégularité de surface se présente sur la chambre, la bague sera sollicitée radialement dans la gorge tout en restant en contact étanche avec la chemise, et sa déformation sera absorbée par le joint torique. La pompe selon l'invention permet donc d'éliminer tout risque de fuite de carburant entre les deux chambres de la pompe, ainsi que le risque de génération de bulles de vapeur ou d'air. REVENDICATIONS 1. Pompe mécanique à membrane à pression augmentée pour l'alimentation en carburant de moteurs thermiques, et en particulier de moteurs à injection, du type comportant un disque d'injection en gradins (44) présentant au moins deux portions de disque cylindriques de diamètres différents (46, 48), lesdites portions étant montées coulissantes respectivement dans deux alésages de diamètres correspondants (54, 56) formés dans une chemise en gradins (52) solidaire du corps de la pompe, caractérisée en ce que le disque d'injection (44) et la chemise (52) sont réalisés dans une même matière composite, ce qui permet de parer aux variations de dilatation, et de plus, chacune des portions de diamètres différents (46, 48) du disque d'injection est munie d'un dispositif d'étanchéité (82, 84) qui comprend une garniture d'étanchéité annulaire (86) réalisée en un composé plastomère ayant une bonne propriété de friction dynamique et une bonne tenue à l'usure, ladite garniture étant montée flottante dans une gorge périphérique (88) formée sur la surface latérale du disque et prenant appui sur un joint torique (90) en matière élastomère qui est disposé dans le fond de la gorge et qui maintient la garniture partiellement hors de la gorge. 2. Pompe à membrane selon la revendication 1, caractérisée en ce que le disque d'injection (44) comporte, à la suite de sa portion de plus petit diamètre (48), une portion de queue (50) qui est montée coulissante dans un fourreau de guidage (57) solidaire du porte-clapets (18) et dont l'extrémité prend appui contre la membrane (16) de la pompe.