Brevet FR2726042A1 — publié le 19960426

Ensemble d'alimentation de carburant à partir d'un réser voir vers un moteur à combustion interne Etat de la technique L'invention concerne un ensemble d'alimentation de carburant à partir d'un réservoir vers un moteur à combustion interne avec une pompe d'alimentation du type multicellulaire à rouleaux, entraînée en rotation par un moteur d'entraînement électrique, dans la chambre de pompe délimitée par une plaque de base, la paroi de l'alésage d'une bague intermédiaire et une plaque de recouvrement, de laquelle un rotor de pompe en forme de disque, monté de fa çon excentrique en direction de l'alésage de la bague intermédiaire, tourne avec plusieurs rouleaux, guidés chacun dans une rainure radiale, les rouleaux étant pressés sous l'effet de la force centrifuge, quand le rotor de la pompe tourne, sur la paroi de l'alésage de la bague intermédiaire servant de piste de roulement et ce faisant délimitent respectivement entre deux rouleaux voisins un volume de travail dans la chambre de pompe, ainsi qu'avec une ouverture d'aspiration dans la plaque de base, disposée dans la zone des volumes de travail tournants de la pompe et avec une ouverture sous pression dans la plaque de recouvrement. Dans un ensemble d'alimentation de ce type connu par le document DE-Gbm. 87 09 476 un moteur d'entraînement entraîne un rotor de pompe constitué sous la forme d'un disque à encoches d'une pompe d'alimentation du type des pompes multicellulaires à rouleaux, tournant à l'intérieur d'une chambre de pompe. La chambre de pompe est dans ce cas délimitée par une plaque de base et une plaque de recouvrement dans le sens axial et dans le sens radial par la paroi d'un alésage d'une bague intermédiaire serrée entre la plaque de base et la plaque de recouvrement.La délimitation intérieure de la chambre de pompe a lieu grâce à la surface périphérique du rotor de la pompe qui est disposé dans la chambre de pompe de telle façon que son axe de rotation se trouve excentré par rapport à l'axe de la paroi de l'alésage de la bague intermédiaire, de telle sorte qu'on obtienne un volume de travail de pompe tournant, en forme de faucille, qui soit divisé en plusieurs volumes de travail de pompe par des rouleaux qui sont guidés dans les différentes encoches radiales du rotor de la pompe et se trouvent, pendant le fonctionnement de la pompe, sur la paroi de l'alésage de la bague intermédiaire en raison de la force centrifuge, volumes de travail de la pompe qui, pendant la rotation, balayent alternativement un orifice d'aspiration dans la plaque de base et un orifice sous pression dans la plaque de recouvrement. Dans ce cas la pression du carburant qui arrive via l'orifice d'aspiration dans le volume de travail correspondant de la pompe, augmente après l'émergence hors du recouvrement, par l'orifice d'aspiration, en raison de la réduction de volume causée par l'excentricité du rotor de la pompe pendant sa rotation dans la chambre de pompe ; le fluide sous pression s'écoule après la commande de l'ouverture sous pression dans celle-ci et est amené, par une conduite sous pression, au moteur à combustion interne à alimenter.Dans ce cas la pompe d'alimentation de lensem- ble d'alimentation de carburant connu présente toutefois l'inconvénient que les rouleaux par suite du grand jeu qui est nécessaire pour avoir un équilibrage de la pression en avant et en arrière des rouleaux, par rapport à la paroi des encoches de rouleaux, pendant le fonctionnement de la pompe d'alimentation, sont accélérés en direction de ces parois et butent sur celles-ci, ce qui, outre une usure mécanique, a en particulier pour conséquence une émission de bruit accrue.En outre on doit comprimer à cet endroit le carburant qui passe de la chambre de pompe située du côté sous pression, à travers la section transversale prédéfinie par le jeu des rouleaux, dans le volume de travail proprement dit de la pompe, ce qui a pour conséquence une chute de pression qui réduit le rendement d'environ 15 W. Avantages de l'invention L'ensemble d'alimentation de carburant selon l'invention est caractérisé par le fait qu'entre les rouleaux et les parois des rainures radiales du rotor de la pompe en forme de disque le jeu qui subsiste atteint 0,04 à 0,09 mm. L'ensemble d'alimentation de carburant selon l'invention a dans ces conditions l'avantage que l'on peut éviter la venue en butée des rouleaux sur les parois des encoches radiales grâce au jeu étroit des rouleaux dans les encoches radiales du rotor de la pompe, ce qui aboutit à une réduction considérable des bruits émis. On connaît en fait déjà par le document DE OS 30 14 080 une pompe d'alimentation ayant un faible jeu entre les rouleaux et l'encoche, ce jeu étroit devant toutefois servir uniquement à cet endroit à éviter la cavitation de la pompe, et étant réalisé de façon si petite (0,008 mm.) qu'il est nécessaire d'avoir une précision d'usinage très élevée et qu'on court par ailleurs un très grand risque d'avoir un coincement des rouleaux dès que la plus petite particule de saleté, qui existe toujours dans le carburant, se met dans cette fente.Par contre un jeu qui est de l'ordre de 0,04 mm à 0,09 mm doit, dans le cas de l'ensemble d'alimentation perfectionné par rapport à l'état de la technique, permettre uniquement un mouvement de glissement sans venue en butée des rouleaux sur les parois des encoches radiales, et assurer une course sans entraves des rouleaux sur la paroi, qui fait office de surface de glissement, de l'alésage de la bague intermédiaire pendant le fonctionnement de la pompe d'alimentation, alors qu'il n'est pas exclu d'avoir à cet endroit toutefois un faible écoulement résiduel de carburant entre les volumes qui se trouvent avant et après le rouleau, de telle sorte que d'éventuelles particules de saleté ne peuvent pas bloquer les rouleaux. L'égalisation nécessaire de la pression pour le fonctionnement d'une pompe multicellulaire à rouleaux entre les volumes qui se trouvent avant le rouleau et entre le rouleau et le fond de l'encoche, a lieu dans ce cas d'une manière avantageuse au moyen d'encoches d'égalisation de pression, encoches qui sont constituées sur les flancs des encoches radiales du rotor de la pompe qui ne sont pas entraînantes ou qui sont constituées dans la plaque de base au moyen d'encoches réniformes. Ceci a dans ce cas un avantage supplémentaire qui est celui d'augmenter la section transversale du courant de surcharge sur les rainures d'égalisation de pression, par rapport à la section transversale de courant de surcharge sur la fente entre le rouleau et la paroi de l'encoche radiale sur des pompes d'alimentation connues, de telle sorte que l'écoulement du carburant puisse avoir lieu sans subir d'étranglement, ce qui a pour conséquence un rendement amé- lioré de la pompe d'alimentation. Dans ce cas on peut prévoir de façon alternative des encoches d'équilibrage de pression seulement sur les flancs des encoches du rotor de la pompe, ou seulement dans la plaque de base, ou en combinaison les unes avec les autres. Si l'on ne doit prévoir des encoches d'égalisation de pression que dans la plaque de base, on les dispose d'une manière avantageuse dans la zone d'un orifice d'aspiration et on les relie à la chambre d'aspiration, alors que, dans le cas d'un orifice d'aspiration se trouvant radialement à l'extérieur, on prévoit des encoches se trouvant radialement à l'intérieur et inversement, pour obtenir aussi bien la partie enfermée entre le rouleau et le fond de l'encoche, que la partie du volume de travail de la pompe située entre la surface périphérique du rotor de la pompe et le disque intermédiaire.L'équilibrage des pressions dans la zone de l'orifice de pression, qui se trouve radialement à l'intérieur, a lieu dans ce cas d'une manière avantageuse grâce à la constitution de la plaque de recouvrement qui délimite axialement la chambre de pompe du côté sous pression, plaque de recouvrement dont les faces des parois orientées radialement vers l'extérieur sont réalisées dans cette zone de telle façon que la partie de la chambre de pompe ou du volume de travail de la pompe, qui se trouve radialement à l'extérieur, émerge du recouvrement par la plaque de recouvrement, et que le carburant qui se trouve sous haute pression s'écoule également dans le volume sous pression qui est adjacent à la plaque de recouvrement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - on prévoit des encoches d'égalisation de pression, qui relient au moins indirectement un volume de travail de pompe radialement extérieur, en forme de croissant, délimité par la surface périphérique du rotor de pompe, à un volume radialement intérieur de travail de la pompe, associé à celui-ci et formé entre le rouleau et le fond des encoches radiales, - les encoches d'égalisation de pression sont formées par des évidements en forme de chanfreins sur les flancs non entraînants des encoches radiales, qui s'étendent, en partant de la face frontale du rotor de pompe, de son diamètre le plus extérieur jusqu'à la zone du fond des encoches radiales, - au moins une encoche d'égalisation de pression est prévue dans la plaque de base, et relie en plus à un volume d'aspiration le volume radialement intérieur de travail de la pompe pendant la traversée du volume radialement extérieur correspondant de travail de la pompe via l'ouverture d'aspiration. D'autres avantages et configurations avantageuses de l'objet de l'invention vont ressortir de la description, des dessins et des revendications. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de plusieurs modes de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 montre l'ensemble d'alimentation de carburant en coupe longitudinale - la figure 2 montre un premier exemple de réalisation avec des encoches d'égalisation de pression sur les flancs des encoches radiales, dans une coupe à travers la pompe d'alimentation de l'ensemble d'alimentation représenté à la figure I - les figures 3 et 4 montrent une représentation agrandie du rotor de la pompe de la figure 2 - la figure 5 montre un second exemple de réalisation avec des encoches d'égalisation de pression dans le rotor de la pompe et dans la plaque de base ; et - la figure 6 montre un troisième exemple de réalisation dans le cas duquel on n'a disposé des encoches d'égalisation de pression que dans la plaque de base et l'on a modifié la plaque de recouvrement. Description des exemples de réalisation Dans le cas de l'ensemble d'alimentation de carburant représenté à la figure 1, on a monté une pompe d'alimentation 1 avec un moteur d'entraînement électrique 23 qui entraîne cette pompe en rotation, dans un carter commun 5. Ce carter 5 présente à l'une de ses extrémités un ajutage d'aspiration 7 qui débouche dans un réservoir de carburant non représenté et, à son autre extrémité, un ajutage sous pression 11 qui contient une soupape de pression 9, ajutage 11 auquel est raccordée une conduite d'alimentation, également non représentée plus en détail, allant à un moteur à combustion interne. La pompe d'alimentation 1 constituée sous la forme d'une pompe multicellulaire à rouleaux s'appuie dans ce cas par une plaque de base 13 dans le carter 5 et divise dans ce cas celui-ci en un volume d'aspiration 15 se raccordant à l'ajutage d'aspiration 78 et un volume sous pression 17 menant jusqu'à l'ajutage sous pression 11, le moteur d'entraînement 3 étant disposé dans la chambre de pression 17 et faisant s'écouler le carburant. Dans la plaque de base 13 on a fixé un axe 19 sur lequel sont montés, de façon à pouvoir tourner, aussi bien un induit 21 du moteur d'entraînement 3 qu'un rotor de pompe 23 de la pompe d'alimentation 1, l'induit 21 et le rotor de pompe 23 étant reliés l'un à l'autre par une pièce d'accouplement 25. Le rotor de pompe 23 en forme de disque tourne dans ce cas de façon excentrée dans un alésage 27 d'une bague intermédiaire 29 qui est recouverte sur l'un de ses côtés par la paroi frontale, tournée vers elle, de la plaque de base 13, et sur son autre côté par une plaque de recouvrement ou une plaque d'appui 31.Dans ce cas la paroi frontale de la plaque de base 13, la paroi de l'alésage 27 de la bague intermédiaire 29 et la paroi frontale de la plaque de recouvrement 31 délimitent une chambre de pompe 33 de forme cylindrique dans laquelle tourne le rotor de pompe 23 monté de façon excentrée et qui, au moyen d'une ouverture d'aspiration réniforme 34, dans la plaque de base 13, ouverture qui se trouve radialement à l'extérieur du rotor de pompe 23 et que l'on a représentée plus en détail à la figure 2, peut être reliée à la chambre d'aspiration 15 et, au moyen d'une ouverture sous pression 36 qui se trouve à l'intérieur du rotor de pompe 23, dans la plaque de recouvrement 31, peut être reliée au volume sous pression 17. Comme on l'a représenté sur les figures 2, 3 et 4, le rotor de pompe 23 présente cinq encoches radiales 35 disposées régulièrement sur son pourtour et s'étendant radialement vers le centre, encoches dans lesquelles sont guidés, de façon à pouvoir coulisser, des corps d'alimentation se présentant sous la forme de rouleaux 37, avec un faible jeu d'environ 0,04 à 0,09 mm par rapport à la paroi des encoches radiales 35. Ces rouleaux 37 sont dans ce cas pressés par la force centrifuge vers l'extérieur quand le rotor 23 de la pompe tourne, de telle sorte qu'ils soient solidement pressés sur la paroi de l'alésage 27 de la bague intermédiaire 29 et roulent sur celle-ci du fait de la rotation.Dans ce cas on obtient entre la surface périphérique du rotor 23 de la pompe et la paroi de l'alésage 27 des volumes de travail 39 de la pompe, en forme de croissant, qui sont séparés les uns des autres par les différents rouleaux 37. En outre, on a formé dans les encoches radiales 35, en dessous des rouleaux 37, respectivement un volume intérieur 41 de travail de la pompe entre le rouleau 37 et le fond de l'encoche, le volume de travail extérieur 39 de la pompe se trouvant avant le rouleau 37 dans le sens de rotation, et le volume de travail intérieur 41 de la pompe, disposé sous le rouleau correspondant 37, étant reliés l'un à l'autre au moyen d'encoches d'égalisation de pression pour égaliser la pression et le débit.Ces encoches d'égalisation de pression, qui sont nécessaires en particulier pour assurer une égalisation de pression des volumes de travail intérieurs 41 de la pompe, sont de cette façon représentés dans le cas du premier exemple de réalisation des figures 2 à 4, par des évidements en forme de biseau 43 sur les surfaces frontales du rotor de pompe 23, évidements qui s'étendent radialement sur les flancs non entraînés des encoches radiales 15 depuis leur diamètre le plus extérieur vers le centre jusque dans la zone du fond de l'encoche. Cette disposition permet d'avoir sur toute la zone de rotation du rotor de pompe 23 un excès d'écoulement de carburant entre les volumes intérieur 41 et extérieur 39 de travail de la pompe, avec en même temps un guidage étroit des rouleaux 37 dans les encoches radiales 35. Le second exemple de réalisation représenté sur la figure 5 présente, en complément au premier exemple de réalisation, des encoches réniformes 45 d'équilibrage de la pression dans la plaque de base 13 à la hauteur de l'ouverture d'aspiration 34, encoches qui s'étendent dans la zone des volumes de travail radialement internes 41 de la pompe et améliorent ainsi leur remplissage en carburant, remplissage qui avait lieu dans le premier exemple de réalisation seulement via l'ouverture d'aspiration 34 disposée dans la zone des volumes de travail extérieurs 39 de la pompe, de telle sorte que le carburant doit s'écouler à cet endroit, via l'évidement en forme de biseau 43, dans le volume de travail radialement intérieur 41. Sur la figure 6 on a représenté un troisième exemple de réalisation de la pompe d'alimentation 1, qui ne présente pas d'évidements en forme de biseau sur les flancs des encoches radiales 35. Dans ce cas, l'équilibrage nécessaire de la pression et des débits entre les volumes de travail intérieur 41 et extérieur 39 de la pompe a lieu dans cet exemple dans la zone de l'ouverture d'aspiration 34, de façon analogue à celle du second exemple de réalisation, via les encoches réniformes d'équilibrage de pression 45 dans la plaque de base 13. L'équilibrage des pressions du côté sous pression de la pompe a lieu au moyen d'une modification du contour extérieur de la plaque de recouvrement 31 qui, dans ce cas, est formée dans la zone de l'ouverture sous pression 36 de telle façon que les chambres de travail intérieure 41 et extérieure 39 de la pompe qui coopèrent, soient commandées peu après l'émergence hors du recouvrement par l'ouverture d'aspiration 34 et les encoches d'équilibrage de pression 45 en même temps qu'en direction de la chambre de pression 17. L'ensemble d'alimentation selon l'invention fonctionne de la manière suivante Quand on alimente en courant le moteur électrique d'entraînement 3, son induit 21 est mis en rotation, induit qui se prolonge, au moyen de la pièce d'accouplement 25, par le rotor 23 de la pompe. Dans ce cas le carburant s'écoule, via l'ouverture d'aspiration 34, à partir du volume d'aspiration 15, dans le volume de travail extérieur 39 de la pompe qui recouvre l'ouverture d'aspiration 34 et, via les encoches d'équilibrage de pression 43 ou 45, dans le volume de travail intérieur correspondant 41 de la pompe. Ce processus de remplissage est dans ce cas encore renforcé par l'agrandissement des volumes de travail 39, 41 de la pompe par suite de la position excentrée du rotor 23 de la pompe, qui provoquent une aspiration du carburant. Lors de la poursuite du mouvement de rotation du rotor 23 de la pompe, les volumes de travail 39, 41 de la pompe émergent de leur recouvrement par les orifices d'aspiration 34, 45, pour arriver peu de temps après déjà en recouvrement avec l'ouverture sous pression 36, la contenance des volumes de travail 39, 41 de la pompe pendant le mouvement de rotation du rotor de pompe 23, diminuant constamment dans ce cas, de telle sorte que la pression du carburant dans les volumes de travail 39, 41 croisse. Avec la commande de l'ouverture sous pression 36, le carburant arrive ensuite sous une pression accrue dans le volume de travail 17 ; il passe à travers celui-ci le long du moteur d'entraînement 3 jusqu'à l'ajutage sous pression 11, et ensuite dans la conduite d'alimentation qui va au moteur à combustion interne. Dans ce cas la contenance des volumes de travail 39, 41 de la pompe se réduit, jusqu'à la fin du recouvrement par l'orifice sous pression 36, jusqu'à une valeur minimale qui n'augmente ensuite à nouveau qu'avec le début du passage sur l'orifice d'aspiration 34. Dans ce cas il est possible par suite du jeu étroit, selon l'invention, des rouleaux 37 dans les encoches radiales 35 en liaison avec les encoches d'équilibrage de la pression, d'avoir une ré- duction considérable du bruit en évitant un claquement des rouleaux, avec une amélioration concomitante des conditions d'écoulement à l'intérieur de la pompe d'alimentation 1 et, de cette façon, du rendement par suite d'une section transversale agrandie de courant de surcharge entre les volumes de travail intérieur 41 et extérieur 39 de la pompe. REVENDICATIONS 1) Ensemble d'alimentation de carburant à partir d'un réservoir vers un moteur à combustion interne, avec une pompe d'alimentation du type multicellulaire à rouleaux (1), entraînée en rotation par un moteur d'entraînement électrique (3), dans la chambre (33) de pompe, délimitée par une plaque de base (13), la paroi de l'alésage (27) d'une bague intermédiaire (29) et une plaque de recouvrement (31), de laquelle un rotor de pompe (23) en forme de disque, monté de façon excentrique en direction de l'alésage (27) de la bague intermédiaire (29), tourne avec plusieurs rouleaux (37) guidés chacun dans une rainure radiale (35), ces rouleaux (37) étant pressés sous l'effet de la force centrifuge, quand le rotor de pompe (23) tourne, sur la paroi de l'alésage (27) de la bague intermédiaire (29) servant de piste de roulement et, ce faisant, délimitent respectivement entre deux rouleaux (37) voisins un volume de travail dans la chambre de pompe (33), ainsi qu'avec une ouverture d'aspiration (34) dans la plaque de base (13) disposée dans la zone des volumes de travail tournants de la pompe, et avec une ouverture sous pression (36) dans la plaque de recouvrement, ensemble caractérisé en ce qu'entre les rouleaux (37) et les parois des rainures radiales (35) du rotor de pompe (23) en forme de disque, le jeu qui subsiste atteint 0,04 à 0,09 mm. 2) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prévoit des encoches d'égalisation de pression, qui relient au moins indirectement un volume de travail de pompe radialement extérieur (39), en forme de croissant, délimité par la surface périphérique du rotor de pompe (23), à un volume radialement intérieur (41) de travail de la pompe, associé à celui-ci et formé entre le rouleau (37) et le fond des encoches radiales (35). 3) Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que les encoches d'égalisation de pression sont for mées par des évidements en forme de chanfreins (43) sur les flancs non entraînants des encoches radiales (35), qui s'étendent, en partant de la face frontale du rotor de pompe (23), de son diamètre le plus extérieur jusqu'à la zone du fond des encoches radiales (35). 4) Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une encoche d'égalisation de pression (45) est prévue dans la plaque de base (13), et relie en plus à un volume d'aspiration (15) le volume radialement intérieur (41) de travail de la pompe pendant la traversée du volume radialement extérieur correspondant (39) de travail de la pompe via l'ouverture d'aspiration (34). 5) Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on prévoit de préférence deux encoches d'égalisation de pression (45), qui sont réniformes et s'étendent sur toute la zone de l'ouverture d'aspiration (34)- 6) Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ouverture sous pression (36) est disposée dans la plaque de recouvrement (31), en ce qu'elle commande le volume radialement intérieur (41) de travail de la pompe en direction d'un volume de pression (17), et en ce que la surface des parois orientée radialement vers l'extérieur de la plaque de recouvrement (31) est constituée dans la zone de commande de l'ouverture sous pression (36), par le volume de travail intérieur (41) de la pompe d'une manière telle que le volume extérieur (39) de travail de la pompe, qui correspond au volume de travail (41) intérieur de la pompe émerge en même temps du recouvrement par la plaque de recouvrement (31). 7) Ensemble selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'on prévoit des encoches d'égalisation de pression sur les flancs des encoches radiales (35) du rotor de pompe (23) et dans la plaque de base (13).