Brevet FR2724982A1 — publié le 19960329

La présente invention concerne les circuits de carburant des automobiles et plus Précisément, elle concerne un module ayant une pompe de carburant et un circuit de carburant. Il est important, pour la transmission du carburant au moteur de la combustion interne, aue le carburant soit aussi débarrassé vue possible d'impuretés. Ceci s'applique en général aux circuits modernes de carburant dans lesquels injection du carburant est réalisée par de fines buses. Habituellement, des poches d'entrée de carburant placées aux entrées de la pompe sont utilisées, mais un filtrage plus important est souhaitable. D'autre part, l'utilisation de modules à pompe de carburant placés dans le réservoir impose des contraintes relatives aux dimensions, notamment à la longueur verticale ou axiale et à la largeur radiale ou diamètre rendant difficile l'augmentation de dimension des modules à pompe de carburant placés dans le réservoir. L'invention concerne un module à pompe et cuve de carburant incorporé au réservoir, dans lequel un filtre est incorporé dans une cartouche, sous forme d'un filtre annu- _aire d'une matière efficace. De préférence, la cartouche supporte radialement le boîtier annulaire du filtre. De préférence, une partie d'une pompe de carburant et/ou d'un régulateur de pression est logée dans le filtre annulaire et la cartouche. De opréférence, un capuchon composite de cartouche comporte une entree de carburant et une sortie de carburant filtré et Dorte un diaphragme et une soupape de régulateur de pression afin que la pression de sortie de carburant soit régulée et que l'excès de carburant soit déversé dans la cartouche. L'invention a donc pour objet la réalisation d'un module à pompe et cuve de carburant qui a une construction et une disposition de très faible encombrement, une faible hauteur axiale ou verticale et une faible largeur radiale, une excellente capacité de filtration de carburant, un filtre placé dans le module, un filtre placé du côté de sortie de la pompe, un boîtier de filtre à haute pression formé d'un matériau léger, de réalisation modulaire, une régulation précise de la pression de sortie du carburant, même lorsque la résistance opposée à la circulation du carburant par le filtre augmente pendant l'utilisation, et qui est robuste, durable et de fabrication et de montage rentables. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe par un plan vertical d'un ensemble à filtre, pompe et cuve de carburant selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique d'une pompe à éjecteur associée à la pompe principale de carburant; et la figure 3 est une vue agrandie d'un régulateur de pression représenté sur la figure 1. La figure 1 représente un module 20 à pompe et cuve de carburant selon l'invention, placé dans un réservoir 21 de carburant d'un véhicule avec un panneau inférieur 22 et un panneau supérieur 24 et un tronçon évidé 26 ayant une ouverture circulaire 29 logeant un organe 30 de fermeture. Le module 20 à pompe de carburant possède une cartouche 32 ayant un réservoir 34 de base qui comporte un organe 36 de fermeture inférieure et une paroi latérale cylindrique 37. Un filtre souple 38 et une entrée 40 de carburant de la pompe sont placés sous la cartouche. La cartouche est fermée par un capuchon supérieur 42 ayant une jupe descendante 44 qui correspond à la partie supérieure de la paroi cylin- drique 37. Le capuchon possède une chambre 46 pour le carbu- rant filtré, débouchant vers un conduit 48 de sortie de carburant qui passe à travers l'organe 30 de fermeture vers une alimentation 50 en carburant du moteur. La chambre 46 débouche vers une chambre de filtre annulaire 69. Le capuchon 42 a aussi une chambre 52 de carburant "non filtré" associée à une sortie de pompe, décrite dans la suite. Le capuchon 42 possède une jupe interne 54 qui, avec la jupe externe 44, forme une cavité annulaire 56 descendant vers le bord inférieur de la jupe externe 44. Des parois espacées 62 et 74 du récipient annulaire 64 ont des saillies annulaires 66 et 68 dépassant vers le haut avec une épais- seur réduite et qui se logent télescopiquement dans les parois interne et externe 44, 54 de la cavité annulaire 56. Ces parois 44, 54, 62, 64 forment une cavité annulaire fer- mée 69 qui contient un élément annulaire de filtration 70. Ces saillies 66 et 68 sont soudées aux parois 44 et 54 pour la formation de la cavité 56 si bien que le récipient 65 du filtre est fixé par ces saillies 66, 68 au capuchon 42. Un rebord annulaire 60 s'emboîte entre les parois 44 et 62. Ainsi, lors du montage, le boîtier du filtre glisse dans la l5 paroi 37 de la cartouche. Un élément annulaire allongé 70 de filtration formé d'une matière poreuse, de préférence sous forme d'un bloc de matière plastique soufflée, par exemple d'un organe renforçateur de papier imprégné d'une résine phénolique, de cellulose ou d'acétal, est placé à l'intérieur de la chambre 69 de filtration. Les diamètres interne et externe de l'élé- ment cylindrique de filtration sont tels que des espaces annulaires 72, 74 de circulation sont placés entre la paroi externe 62 et la paroi interne 64 du récipient 65, comme décrit en référence au fonctionnement du module. De préférence, l'extrémité inférieure de l'élément 70 de filtre est fixée par une matière 80 d'étanchéité au fond du récipient 65. L'extrémité supérieure de l'élément 70 de filtre est retenue dans un anneau 82 à jupe qui a une nervure annulaire supérieure 84 qui se loge dans une gorge annulaire complémentaire formée à la face inférieure du capuchon 42. La chambre 46 communique avec l'espace interne 74 de circulation autour de l'intérieur de l'élément 70 de filtre par un canal 86. La chambre 52 communique avec l'espace externe 72 de circulation à l'extérieur de l'élé- ment 70 de filtration par un canal 87. De préférence, la matière 80 d'étanchéité reste élastique pendant le montage de l'élément de filtration 70, du récipient 65 et du capu- chon 42 afin que l'accumulation des tolérances puisse être compensée. Une pompe 100 de carburant et, de préférence, un régulateur de pression 102 sont placés dans la cartouche, l'un au moins étant placé de préférence au moins en partie à l'intérieur du récipient 65 du filtre. Le cas échéant et lorsque les restrictions de longueur le permettent, le récipient du filtre peut être placé à une certaine distance axiale de la pompe et/ou du régulateur de pression, pour ne pas les recouvrir. Dans certaines applications, il peut même être souhaitable de placer la pompe et le régulateur de pression à distance du récipient 65 et de la cartouche 32 ou de la cuve de carburant. De préférence, la pompe 100 de carburant comporte deux étages, comme représenté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n S 263 459, avec une pompe à éjecteur formant un premier étage et une pompe électrique formant un second étage, de préférence du type décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 697 995 et 4 789 308. De préfé- rence, la pompe à éjecteur du premier étage aspire le carburant du réservoir à travers le filtre 38 et une entrée et l'évacue par une sortie 104 dans la cartouche 34. Comme l'indique schématiquement la figure 2, une petite quantité de carburant est transmise par la pompe électrique du second étage par l'intermédiaire d'un conduit à haute pression 106 à éjecteur 108 placé en amont d'un orifice 110 afin que le carburant soit transmis à la cartouche. La pompe à éjecteur aspire le carburant de l'entrée 40 par un passage 111. La pompe électrique du second étage aspire le carburant de la cartouche par l'intermédiaire du filtre 112 et d'un passage d'entrée (non représenté), et évacue le carburant à haute pression par un embout 114 de sortie couplé à un passage 116 d'entrée dans un boîtier 118 du régulateur de pression 102 qui est supporté par le boîtier de la pompe. Le régulateur a une saillie 126 dépassant vers le haut avec un passage de sortie 128 qui prolonge le passage 116 d'entrée et ainsi de sortie 114 de la pompe. Cette saillie tubulaire 126 traverse une paroi 130 formant cloison du capuchon qui constitue la base de la chambre 52 et est entourée par une rondelle 92 d'étanchéité logée dans une jupe annulaire du capuchon et retenue par une cuvette retournée 94 enfoncée en position par un joint torique 96. La pompe transmet le carburant à haute pression au filtre 70, et la pression de carburant filtré transmis à la chambre de sortie 46 est régulée et réglée par une soupape 142 commandée par un diaphragme 156 du régulateur de pression. Comme l'indique la figure 3, une saillie creuse 132 placée transversalement et ayant un trou 134 fermé par un capuchon 136, est disposée entre les parties du boîtier 118 i5 formant les passages 114 et 128. Un siège 140 de soupape placé à l'extrémité gauche du trou 134 est destiné à coopérer avec l'obturateur 142 repoussé par un ressort 144. L'extrémité droite du ressort est en appui à l'intérieur du capuchon 136 qui peut avoir une position réglable, le cas échéant, afin que la pression du carburant dans la chambre de sortie 46 puisse être modifiée. Un prolongement annulaire 150 est placé du côté gauche du boîtier 118 (figures 1 et 3) et forme une chambre 152 de diaphragme qui débouche à la partie supérieure et à la partie inférieure par des canaux 154 vers la cartouche. Un diaphragme 156 dont la périphérie est retenue dans les gorges d'un prolongement annulaire 150 est serré et mis en coopération étanche en position par un boîtier 160 sous forme d'un anneau, ayant une chambre 162 permettant un déplacement du diaphragme. Une saillie tubulaire 163 forme un passage 164 dans le boîtier 160, ce passage parvenant à un canal 166 qui débouche dans la chambre 46 et qui transmet le carburant filtré au passage 48 de sortie. Une rondelle d'étanchéité 165 entoure la saillie tubulaire 163 et assure l'étanchéité par rapport à l'intérieur de la cartouche. Le diaphragme 156 est supporté au centre par une petite plaque 168 ayant une cavité centrale pour le logement d'une saillie arrondie 170 formée à l'extrémité de l'obturateur 142 tournée vers le diaphragme. Le boîtier 160 est convena- blement fixé au prolongement annulaire 150 (par un dispo- sitif (non représenté) afin que la périphérie du diaphragme 156 soit serrée et maintenue en place de manière étanche. On considère maintenant le fonctionnement de l'ensemble comprenant la pompe et le filtre. Comme l'indiquent les dessins et la description qui précède, le réservoir principal 21 de carburant contient du carburant liquide et le fonctionnement de la pompe 100, lorsque le moteur du véhicule est mis en fonctionnement, aspire le carburant par les filtres 38 et 112 dans la pompe. Le premier étage formé par la pompe à éjecteur transmet le carburant à la cartouche par la sortie 104. La pompe élec- trique du second étage transmet le carburant à haute pres- sion par la sortie 114 aux passages 116 et 128 du boîtier 118 vers la chambre 52 dans laquelle le carburant passe par le canal 87 vers l'extérieur de l'élément cylindrique annulaire 70 de filtration par l'intermédiaire de l'espace 72. Le carburant non filtré descend et passe autour du filtre dans l'espace 72 puis s'écoule radialement vers l'intérieur à travers le filtre annulaire 70 vers l'espace interne 74. Le carburant filtré remonte alors dans l'espace 74 et par le canal de sortie 86 puis pénètre dans la chambre 46 et, par les conduits 48, 50 parvient au moteur. L'obturateur 142 est repoussé vers le siège 140 par le ressort 144, mais la pression du carburant à la sortie, dans la chambre 46, agit sur le diaphragme 156 par les passages 166 et 164 et la chambre 162. A une pression prédéterminée, le diaphragme 156 se déplace vers la droite et écarte l'obturateur 142 de son siège 140. L'opération déverse le carburant de sortie "non filtré" de la pompe 100 dans la cartouche par les canaux 154. Ainsi, l'obturateur 142 régule la pression de sortie de la pompe et maintient une pression constante du côté de sortie du filtre. La soupape du régulateur ne règle pas l'aspiration du carburant de la cartouche par la pompe. Cette soupape détecte et maintient une pression constante en aval de l'élément de filtration 70 par évacuation du carburant ou passage en dérivation de celui-ci de la sortie 114 de la pompe à la cartouche. Bien qu'une matière de filtration efficace ait souvent une faible résistance mécanique, la réalisation considérée permet l'utilisation d'une telle matière. Premièrement, la capacité de filtration peut être modifiée par réglage de la longueur axiale du filtre et par retenue dans la cartouche et l'opération peut être réalisée sans augmentation de la longueur totale du module comprenant la pompe et la cartouche. Deuxièmement, le boîtier 65 du filtre lui-même reçoit un support radial à la face externe de la paroi 62 par la paroi 37 de la cartouche elle- même. Ainsi, la paroi externe 62 du boîtier du filtre peut être relativement mince. Etant donné la résistance de "cerclage", la paroi interne 64 peut aussi être relativement mince, tout en ayant la résistance mécanique nécessaire. Les parois d'extrémité du boîtier 65 ont une faible section et peuvent être facile- ment supportées et mises en coopération étanche avec les parois latérales 62, 64 du boîtier. La réalisation annulaire permet une disposition autour de la pompe et/ou du régula- teur de pression sans augmentation notable des dimensions globales de la cartouche. Troisièmement, le filtre annulaire a une capacité et une section de filtration relativement grandes, avec une réduction minimale de volume ou de capacité de la cartouche 32 de retenue du carburant qui contribue beaucoup à la formation d'un module de faible encombrement ayant une pompe de carburant et une cuve. Le volume de carburant de la cartouche doit être maintenu à une valeur suffisante pour que la pompe ne puisse pas aspirer de l'air lorsque le véhicule est en virage ou est incliné par rapport à une attitude horizontale sur la route en particulier lorsque le réservoir de carburant est presque vide. Ceci nécessite habituellement un volume de la cuve de carburant dans la cartouche au moins égal à 0,7 1 environ. Quatrièmement, le filtre 70 est très efficace et risque beaucoup moins d'être bouché ou obstrué avec interdiction de transmission d'une quantité suffisante de carburant au moteur, car il est raccordé au côté de sortie de la pompe de carburant 100. Cinquièmement, le carburant qui doit être filtré cir- cule dans le filtre annulaire à la partie supérieure, descend vers l'intérieur et circule radialement puis sort à nouveau à la partie supérieure. Ainsi, les débris ou saletés peuvent se déplacer vers la partie inférieure du filtre et ne sont pas déplacés par la circulation du carburant à travers l'élément de filtration 70. I1 est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses élé- ments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Module de carburant destiné à transmettre du carburant à un moteur, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une cartouche (32) destinée à recevoir du carburant liquide, (b) un boîtier annulaire (44, 54, 62, 64) placé dans la cartouche (32) et destiné à entourer un élément de filtration et ayant une entrée et une sortie, (c) un élément annulaire (70) de filtre de carburant placé dans le boîtier annulaire (44, 54, 62, 64), et (d) une pompe électrique (100) de carburant ayant une entrée (40) et une sortie (114) de carburant, la sortie communiquant avec l'entrée du boîtier annulaire (44, 54, 62, 64) afin que le carburant passe dans l'élément de filtration et que le carburant filtré soit transmis par la sortie du boîtier de filtration vers un moteur. 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que: (a) le boîtier annulaire (44, 54, 62, 64) contenant le filtre annulaire (70) comporte un récipient (65) à double paroi ayant une cavité annulaire profonde comprenant un dispositif placé aux extrémités supérieure et inférieure du récipient (65) et destiné à rendre étanche la coopération des extrémités de l'élément annulaire (70) de filtre avec la cavité, (b) un réservoir principal (21) de carburant est destiné à être placé dans un véhicule, (c) la cartouche (32) est supportée dans le réservoir (21), (d) la pompe (100) de carburant est placée dans la cartouche (32), et (e) le boîtier annulaire (44, 54, 62, 64) recouvre et entoure la pompe (100) de carburant. 3. Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cartouche (32) comporte un organe de retenue (34) sous forme d'une cuvette profonde ayant un bord supérieur ouvert, un capuchon (42) ayant une jupe (44) dépassant avec un bord inférieur destinée à correspondre au bord supérieur, et le récipient (65) est porté par le capuchon (42) et est en appui sur la jupe (44) qui dépasse par-dessous. 4. Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capuchon (42) a une première chambre (52) d'entrée de carburant destinée à recevoir du carburant de la sortie de la pompe (100), et une seconde chambre (46) séparée de carburant filtré destinée à recevoir le carburant filtré transmis au moteur, la première chambre (52) de carburant communiquant avec un espace externe de circulation qui entoure la périphérie externe du filtre, et la seconde chambre (46) de carburant communiquant avec un espace interne de circulation de carburant qui entoure la péri- phérie interne du filtre et qui est destiné à recevoir le carburant filtré. 5. Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi externe du récipient (65) à double paroi est en appui sur la paroi de la cartouche (32) et est supportée radialement par cette paroi qui l'entoure. 6. Circuit de carburant comprenant un module selon la revendication 1, caractérisé en ce que (a) le boîtier annulaire (44, 54, 62, 64) comporte un récipient (65) à double paroi ayant une cavité annulaire profonde comprenant un dispositif placé aux extrémités supé- rieure et inférieure du récipient (65) et destiné à rendre étanche la coopération des extrémités de l'élément annulaire (70) de filtre avec la cavité, (b) un réservoir principal (21) de carburant est destiné à être placé dans un véhicule, (c) la cartouche (32) est supportée dans le réservoir (21), (d) la pompe (100) de carburant est placée dans la cartouche (32), et (e) le boîtier annulaire (44, 54, 62, 64) recouvre et entoure la pompe (100) de carburant. 7. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que la cartouche (32) comprend un organe de retenue (34) sous forme d'une cuvette profonde ayant un bord supérieur ouvert, un capuchon (42) ayant une jupe (44) dépassant du bord inférieur afin qu'elle corresponde au bord supérieur, le récipient (65) ayant un flasque radial externe retenu entre le bord supérieur et le bord inférieur afin que le récipient (65) soit supporté dans la cartouche (32). 8. Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que le capuchon (42) a une première chambre (52) d'entrée de carburant destinée à recevoir le carburant de la sortie de la pompe (100), et une seconde chambre (46) séparée de carburant filtré destinée à recevoir le carburant filtré transmis au moteur, la première chambre (52) de carburant communiquant avec l'espace externe de circulation du filtre et la seconde chambre (46) de carburant communiquant avec l'espace interne de circulation de carburant vers le filtre pour la réception du carburant filtré. 9. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un dispositif d'étanchéité placé à l'extrémité supérieure de l'élément annulaire (70) de filtre est associé au capu- chon (42) de manière étanche afin que l'espace externe de circulation de l'élément annulaire (70) de filtre soit isolé de l'espace interne de circulation à l'extrémité supérieure du filtre. 10. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que le récipient (65) a une cavité inférieure destinée à loger et fermer l'extrémité inférieure du filtre et à isoler l'espace externe de circulation de l'espace interne de circulation à la partie inférieure du filtre. 11. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que le récipient (65) a des bords supérieurs annulaires espacés logés télescopiquement dans une cavité annulaire de l'extrémité inférieure du capuchon (42) pour la formation des espaces interne et externe de circulation autour du filtre. 12. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi externe du récipient (65) à double paroi est placée contre la paroi latérale de la cartouche (32) et est supportée radialement par cette paroi latérale qui l'entoure.