Brevet FR2736096A1 — publié le 19970103

Etat de la technique. L'invention concerne une pompe, en particulier une pompe à haute pression pour un dispositif d'injection de carbu- rant d'un moteur à combustion interne avec un carter qui pré- sente une zone d'admission et une zone de refoulement, avec au moins un piston, qui est disposé de façon à pouvoir coulisser dans un guidage d'un élément cylindrique de pompe et détermine dedans une chambre de travail prévue efficacement entre la zone d'admission et la zone de refoulement, la chambre de travail10 pouvant être reliée en fonction du sens de coulissement du pis- ton de façon alternative avec la zone d'admission et la zone de refoulement et avec des moyens servant à entraîner le piston. Une pompe connue de ce type (H.Ebertsha ser "Fluidtechnik von A-Z, 1989, Vereinigte Fachverlage, Mayence, page 339), qui est constituée sous la forme d'une pompe à dis- que en nutation, présente dans un carter un bloc de cylindres avec plusieurs alésages cylindriques, dans lesquels sont dispo- sés les différents pistons de façon à pouvoir coulisser. Au bloc de cylindres est associée une lame de soupape, sur laquelle se raccorde un élément de couvercle de carter qui pré- sente différents raccords de pompe. Dans ce cas le carter, le bloc de cylindres, la lame de soupape et l'élément de couvercle du carter sont vissés les uns avec les autres. Dans le cas d'une autre pompe du type indiqué ci- dessus (a.a.O., page 295f), qui est constituée sous la forme _dunepompe_à diqeen nutation,_ le blocdecylindres est constitué avec les différents cylindres de la pompe sous la forme d'un tambour tournant, auquel est associée une lame de soupape présentant les différentes soupapes. Des pompes de ce type ont l'inconvénient que les différents éléments constitutifs sont relativement difficiles à fabriquer et coûteux à monter. Avantages de l'invention. La pompe selon l'invention est caractérisée en ce que l'élément cylindrique de pompe est placé, avec une soupape prévue entre la chambre de travail et la zone de refoulement, dans un élément de maintien qui est fixé sur le carter. La pompe selon l'invention a l'avantage que l'élé- ment cylindrique de la pompe avec la soupape correspondante, associée au côté du refoulement, est montée dans un élément de maintien et est reliée à celui-ci de façon étanche à la pres-5 sion. L'élément cylindrique de la pompe constitue dans ce cas, en même temps que la soupape et l'élément de maintien, un élé- ment de pompe, qui en étant fabriqué sous la forme d'une partie préassemblée, peut être complété avec d'autres composants et ensuite monté sous la forme d'un ensemble unique dans le carter de la pompe. De cette façon on réduit les coûts de montage et de manutention de telle sorte que l'on puisse faire l'économie de coûts de montage correspondants. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - l'élément de maintien présente au moins une chambre de récep- tion pour un élément cylindrique de pompe et la soupape asso- ciée au côté de refoulement, - l'élément de maintien présente un nombre impair de chambres de réception, en particulier trois chambres de réception, pour chacune un élément cylindrique de pompe et la soupape associée au côté du refoulement, - chaque chambre de réception est constituée sous la forme d'un trou borgne, dans lequel la soupape associée au côté du re- foulement, et l'élément cylindrique de pompe sont mis en place de telle façon que la zone de refoulement soit séparée de façon étanche de la chambre de travail, un orifice de re- foulement étantprévudans--l'élément--de-maintien, orifice de refoulement au moyen duquel la zone de refoulement, formée dans le trou borgne est reliée à un raccord de refoulement, - le raccord de refoulement est prévu sur l'élément de main- tien, - l'élément de maintien est constitué sous la forme d'un aju- tage à visser, - l'élément cylindrique de pompe présente un épaulement qui fait le tour de son pourtour extérieur, et contre lequel est serti un rebord ou une bride prévu sur l'élément de maintien, - la soupape, qui est prévue entre la chambre de travail et la zone de refoulement présente une lame de soupape, qui repose par une surface d'étanchéité sur une surface frontale de l'élément cylindrique de pompe constitué également sous la forme d'une surface d'étanchéité et qui est serrée entre l'élément cylindrique de pompe et une butée dans l'élément de maintien, - l'on prévoit comme butée pour la soupape une surface d'étan- chéité de préférence de forme annulaire, contre laquelle est pressée la lame de soupape de la soupape par une surface d'étanchéité correspondante de forme annulaire, - le guidage du piston est réalisé dans l'élément cylindrique de pompe sous la forme d'un alésage traversant. Il est particulièrement avantageux que l'élément de pompe puisse être rendu étanche de façon métallique vers l'ex- térieur, sans que des disques de compensation des jeux, qui né- cessitent une technique de mesure correspondante, soient15 nécessaires. En particulier lors de l'utilisation de la pompe selon l'invention, comme pompe à essence, il est particulière- ment avantageux d'avoir un joint d'étanchéité métallique par rapport à un joint d'étanchéité avec de joints élastomères, car le joint d'étanchéité métallique assure l'étanchéité nécessaire de la pompe même aux basses températures et sous des pressions élevées, et est insensible vis-à-vis de l'essence. Un autre avantage réside dans le fait que l'élément de la pompe, selon l'invention, peut être inséré sans modifica- tion, qu'il s'agisse de pompes à pistons axiaux, comme de pom- pes à pistons radiaux et de pompes à pistons en série. Il est particulièrement avantageux que le guidage du piston puisse être réalisé dans l'élément cylindrique de pompe relativement petit sous la forme d'un alésage de passage de telle sorte que l'on puisse fabriquer de façon simple l'élément cylindrique de30 pompe. En outre, il est particulièrement avantageux que pour les différentes parties de la pompe on puisse choisir le matériau respectivement le plus approprié, car les éléments cy- lindriques de pompe, les lames de soupape des soupapes qui sont en particulier constituées comme des soupapes de refoulement et l'élément de maintien sont constitués comme des éléments indi- viduels, séparés les uns des autres, de telle sorte que les différents éléments de la pompe puissent être fabriqués dans les matériaux respectivement les plus appropriés pour eux. Dans le cas d'une autre configuration de l'inven- tion on a disposé plusieurs éléments cylindriques de la pompe dans un élément commun de maintien, grâce à quoi l'on obtient une nouvelle simplification du montage. Dessins. La présente invention va être décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de plusieurs modes de réalisa- tion, représentés sur les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre une coupe schématique à travers une pompe selon l'invention, qui est constituée sous la forme d'une pompe à pistons radiaux, - la figure 2 montre une coupe schématique à travers une pompe à pistons radiaux selon un autre exemple de réalisation de l'invention et - la figure 3 montre une coupe schématique à travers encore une autre pompe selon l'invention, qui est constituée sous la forme d'une pompe à pistons axiaux. Sur les figures, on a pourvu les pièces constituti- ves correspondantes aux mêmes références numériques. La pompe indiquée sur la figure 1, qui est en par- ticulier appropriée comme pompe à haute pression pour un dispo- sitif d'injection de carburant, présente dans un carter 10 trois chambres disposées en étoile 11 servant à recevoir cha- cune un élément de pompe 12, dont on a seulement représenté complètement un seul à la figure 1. La pompe sert à refouler un agent sous pression, par exemple un liquide, en particulier du carburant, spécialement de l'essence. Sur le carter 10 on a prévu une bride de fixation 13, représentée en tirets, avec des alésages 14 pour fixer la pompe sur un élément de support cor- respondant. Chaque élément de pompe comprend un élément de maintien 15, qui est constitué par exemple sous la forme d'un ajutage à visser avec un perçage 16 de trou borgne servant à le recevoir, un filetage extérieur 17 et une ouverture de préhen- sion 18 pour un tournevis. Dans ce perçage de trou borgne 16 on a inséré une soupape 19 avec une lame de soupape 19' présentant un orifice de soupape et une bille de soupape 19" correspon- dante, ainsi qu'un élément cylindrique de pompe 22 avec un alé- sage de guidage ou cylindrique 22' pour un piston 23, élément dans lequel le piston 23 est disposé dans l'alésage de guidage ou cylindrique 22' de façon à pouvoir coulisser. L'alésage de guidage ou cylindrique 22' est dans ce cas, de préférence, constitué sous la forme d'un alésage qui va de bout en bout, mais il pourrait aussi être réalisé sous la forme d'un trou borgne avec une arrivée correspondante. La soupape 19, qui est constituée de préférence sous la forme d'une soupape de refoulement, est disposée entre une chambre de travail 27 déterminée par le piston 23 dans la chambre cylindrique de l'élément cylindrique de pompe 22 et une zone de refoulement ou de haute pression 20 dans l'élément de maintien 15. Dans ce cas la soupape 19 repose par une surface d'étanchéité 19'a, prévue sur la lame de soupape 19', sur une surface frontale 22a de l'élément cylindrique de pompe 22, constituée comme une surface d'étanchéité correspondante. La zone de haute pression 20 est reliée par des orifices de refoulement 21 et un canal annulaire 21' à un rac- cord correspondant à haute pression (non représenté) dans le carter 10. Dans la lame de soupape 19' on a prévu un passage '. La zone de haute pression 20 s'étend de la soupape 19, à travers le passage 20', à travers les orifices de refoulement 21 et à travers le canal annulaire 21' jusqu'au raccord à haute pression non représenté sur les figures 1 et 2. Sur le pourtour extérieur de l'élément cylindrique de pompe 22 il est prévu un épaulement 24, contre lequel est sertie une bride 25 prévue sur l'élément de maintien 15 d'une manière telle que l'élément cylindrique de pompe 22 presse la lame de soupape 19' contre un fond 26 du trou borgne 16, de telle manière que l'élément cylindrique de pompe 22 repose de façon étanche sur la lame de soupape 19' et que la bride sertie repose de façon étanche sur l'épaulement 24. Le piston 23, disposé dans l'élément cylindrique de pompe 22, présente un canal d'arrivée 26, qui s'étend dans le sens axial du piston 23, canal d'arrivée 28 qui est en liaison à son extrémité située à l'opposé de la chambre de travail 27, par l'intermédiaire d'un perçage transversal 29, avec une zone d'arrivée ou de basse pression 30, prévue dans le carter 10. Au piston 23 est associée une soupape d'admission 31, qui présente une lame de soupape 32, qui libère ou ferme l'embouchure du canal d'amenée 28 dans la chambre de travail 27 selon le mouvement du piston 23. Pour imprimer au piston 23 un mouvement oscillant de pompage, on a prévu un arbre de vilebrequin 33, sur la sec- tion de vilebrequin duquel on a disposé un rotor d'excentrique 34 avec des surfaces de glissement 35. Sur le piston 23 on a prévu un patin de crosse 36, qui est maintenu par des ressorts 37 en appui sur la surface de glissement 35 correspondante. Les ressorts 37 sont mis en appui sur la bride sertie 25 et sur une coupelle de ressort 38, qui est placée sur le piston 23 avec une bague de sécurité 39. La soupape 19 permet d'avoir un écoulement de l'agent sous pression de la chambre de travail 27 dans la zone à haute pression 20 et empêche un retour de l'agent sous pres- sion de la zone à haute pression 20 dans la chambre de travail 27. Lors de la rotation de l'arbre de vilebrequin 33 autour de son axe de rotation A, le rotor d'excentrique 34 réa- lise sur la section de vilebrequin un mouvement de rotation ex- centré autour de l'axe de vilebrequin 33, car le centre de la section de vilebrequin est décalé d'une distance e par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre de vilebrequin 33. L'élément 12 de la pompe selon l'invention est as- semblé de la façon suivante: Tout d'abord la lame de soupape 19 est insérée avec la bille de soupape 20 dans le perçage de trou borgne 16. En- suite l'élément cylindrique de pompe 22 est mis en place de telle sorte que la face frontale 22a de l'élément cylindrique de pompe 22 repose sur la surface d'étanchéité 19'a de la lame de soupape 19'. Alors le bord de sertissage ou la bride 25 est sertie, de telle façon que l'élément cylindrique de pompe 22 soit serti aussi bien avec la lame de soupape 19' qu'avec aussi l'élément de maintien 15 de façon étanche. Ensuite on met en place le piston 23 avec la soupape d'admission 31 et le ressort 37 est mis en même temps que la coupelle de ressort 38 et est maintenu par la bague de sécurité 39 sur le piston 23. En met- tant le patin de crosse 36 et les bagues d'étanchéité 40 en place on complète l'élément de pompe 12 et on termine le préas- semblage. Sur la coupelle de ressort 38 on forme une patte 38', qui est coudée de telle façon qu'elle vienne en prise sur un appendice du patin de crosse 36 et maintienne de façon le patin de crosse 36 sur le piston 23. Ceci facilite sensiblement o le maniement de l'élément de pompe 12, en tant que pièce préas- semblée. Ensuite on peut mettre en place et fixer l'élément de pompe 12 de façon simple dans la chambre correspondante 11 dans le carter 10. Grâce à la configuration selon l'invention de l'élément de pompe 12 en tant que pièce préassemblée on réussit à simplifier l'assemblage de la pompe selon l'invention, ce qui permet de réduire les coûts de montage. En particulier la réalisation de l'étanchéité des différentes parties constitutives de l'élément de pompe est exécutée dans ce cas d'une manière simple avec des joints d'étanchéité métalliques. La pompe représentée à la figure 2 correspond lar- gement à celle décrite à partir de la figure 1 et se distingue essentiellement de celle-ci seulement par la configuration de la soupape d'admission, du patin de crosse et de la section de vilebrequin de l'arbre de vilebrequin ainsi que par le mode d'étanchéité de la soupape 19 associée au côté du refoulement et de l'élément cylindrique de pompe 22. Dans ce qui suit on ne va décrire en conséquence que les parties constitutives qui s'écartent sensiblement de la configuration de la pompe selon la figure 1. La pompe à pistons radiaux, selon la figure 2, pré- sente des patins de crosse 41 associés aux pistons 23, patins de crosse 41 qui reposent par une surface d'étanchéité cylin- drique de section circulaire 42 directement sur une section de l'arbre de vilebrequin 33 et sont pourvus d'un canal d'admis- sion 43. La section de l'arbre de vilebrequin 33 présente une rainure 44, qui s'étend sur la moitié du pourtour de la section de l'arbre de vilebrequin 33. A son extrémité située à l'opposé de la section de l'arbre de vilebrequin 33, les patins de crosse 41 possèdent une surface d'étanchéité de forme hémisphé- rique 45, qui coopère avec une surface d'étanchéité 46 de forme sensiblement sphérique. Les patins de crosse 41 forment de cette façon en même temps que la section de l'arbre de vilebrequin 33 une sou- pape d'admission commandée par la position de l'arbre de vile- brequin, soupape qui, comme dans le cas de l'élément de pompe 12 représenté à droite sur la figure 2, ferme pendant la course de compression du piston 23 la chambre de travail 27 dans l'élément cylindrique de pompe 22 par rapport à la zone basse pression 30 dans le carter de la pompe 10, jusqu'à ce que le piston 23, comme on l'a représenté dans le cas de l'élément de pompe 12 indiqué en haut à la figure 2, ait terminé sa course de compression. Lors d'un mouvement ultérieur de la section de l'arbre de vilebrequin 33 dans le sens de la flèche D, la cham- bre de travail 27, lors de la course suivante d'aspiration, est reliée par l'intermédiaire du canal d'admission 28 dans le pis- ton 23, du canal d'admission 43 dans le patin de crosse 41 et de la rainure 44, à la zone d'admission ou de basse pression , comme cela est indiqué dans le cas de l'élément de pompe 12 qui a été représenté en bas à gauche sur la figure 2. Comme indiqué sur la figure 2, la lame 19' de la soupape 19 présente une autre surface d'étanchéité 16'b, par laquelle elle est maintenue en appui étanche sur une butée 15b qui sert de surface d'étanchéité. Dans le cas de cette pompe aussi l'élément de pompe 12 constitue une partie préassemblée, qui correspond à l'élé- ment de pompe 12 décrit à partir de la figure 1, à l'exception des différences que l'on a décrites, en particulier dans la configuration du patin de crosse 41 et de la soupape d'admis- sion.35 On peut non seulement mettre en place l'élément de pompe 12, constitué selon l'invention, tel qu'il a été repré- senté sur les figures 1 et 2, dans le cas de pompes à pistons radiaux, mais de la même manière on peut le faire par exemple aussi avec des pompes à pistons axiaux et en série, comme avec des pompes à disques en nutation. La figure 3 montre une pompe à pistons axiaux avec un carter 10, dans lequel est monté un arbre d'entraînement 50 de façon à pouvoir tourner sur des paliers 51. Pour assurer l'étanchéité de la zone basse pression 30 dans le carter 10 par rapport à la zone des paliers de l'arbre d'entraînement 50, on a prévu un élément d'étanchéité 52, qui repose par une lèvre d'étanchéité 53 sur une surface d'étanchéité 54 de l'arbre d'entraînement 50. A son extrémité, qui pénètre dans la zone de basse pression 30, l'arbre d'entraînement 50 porte un disque en nutation 55, sur la surface de glissement placée obliquement 56 duquel sont disposés des patins de crosse 57 pour les pistons 23 des différents éléments de pompe 12'. Dans le carter 10 on a mis en place un élément de maintien 15', qui présente une mul- tiplicité de perçages de trous borgnes 16, une soupape 19 avec une lame de soupape 19' et une bille de soupape correspondante 19" ainsi qu'un élément cylindrique de pompe 22 avec un piston 23 disposé dedans, étant logés dans chacun de ces perçages de trous borgnes 16. La lame de soupape 19' est dans ce cas en même temps que l'élément cylindrique de pompe 22 sertie de fa- çon étanche dans le perçage correspondant de trou borgne 16. Les zones de refoulement ou de haute pression 20, formées dans les perçages de trous borgnes 16, sont reliées par l'intermédiaire de l'orifice de refoulement 21, qui s'étendent transversalement à un canal de refoulement ou de haute pression , qui est disposé parallèlement au sens de la longueur du piston, canal de refoulement ou sous pression 60, qui est en liaison par son extrémité, qui est située à l'opposé de la zone de basse pression 30 dans le carter 10, à un raccord de refou- lement ou un raccord à haute pression 61 sur l'élément de main- tien 15' et dont l'extrémité, qui est tournée vers la zone de basse pression 30, est fermée par une soupape de surpression 62. Dans le cas de l'exemple de réalisation de la pré- sente invention, qui a été représenté sur la figure 3, l'élé- ment de préassemblage comprend ainsi un élément de maintien ', dans lequel sont mis en place plusieurs éléments cylindri- ques de pompe 22 avec des soupapes 19 et des pistons 23 corres- pondants. L'assemblage de ces éléments de prémontage a lieu dans ce cas d'une manière correspondant à celle de la pièce de préassemblage qui a été décrite à partir de la figure 1. La pièce terminée, pourvue d'un joint d'étanchéité 40 sur le pour- tour extérieur de l'élément de maintien 15', avec la partie prémontée est mise en place dans le carter 10, l'élément de maintien 15' étant pressé au moyen d'une bride 63 sertie tout autour de façon étanche contre un autre joint d'étanchéité, de façon à maintenir ainsi dans le carter 10 la pièce prémontée qui reçoit les éléments de pompe 12. De façon appropriée la bride 63, sertie tout au- tour, grâce à laquelle est maintenu l'élément de maintien 15' dans le carter 10, ne s'étend pas sur tout le pourtour de l'orifice de logement de l'élément de maintien 15', mais est constituée seulement sur différentes sections de ce pourtour. D'une manière correspondante, les éléments cylin- driques de pompe ne sont pas non plus nécessairement maintenus par une bride 25 faisant complètement le tour, mais seulement sur différentes sections de ce pourtour. Dans le cas des exemples de réalisation représentés sur les figures 1 et 2, l'élément de maintien 15 est vissé dans le carter 10. Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 3, l'élément de maintien 15' est serti dans le carter 10. Il y a lieu de noter que l'élément de maintien 15', qui a été représenté sur la figure 3, peut être aussi pourvu d'un fi- letage extérieur, avec lequel il peut être vissé dans un file- tage intérieur (non représenté) prévu dans le carter 10. Le sertissage devient alors superflu. Les exemples de réalisation qui ont été représentés sur les figures 1 et 2, peuvent aussi recevoir des variantes, dans lesquelles par exemple l'élément de maintien 15 est serti au lieu d'être vissé. s 2736096 1l R E V E N D I C A T I ONS S 1 ) Pompe, en particulier pompe à haute pression pour un dispo- sitif d'injection de carburant d'un moteur à combustion in- terne, avec un carter (10) qui présente une zone d'admission (30) et une zone de refoulement (20), avec au moins un piston (23), qui est disposé de façon à pouvoir coulisser dans un gui- dage d'un élément cylindrique de pompe (22) et détermine dedans une chambre de travail (27) prévue efficacement entre la zone d'admission (30) et la zone de refoulement (20), la chambre de travail (27) pouvant être reliée en fonction du sens de coulis- sement du piston (23) de façon alternative avec la zone d'ad- mission et la zone de refoulement (30, 20) et avec des moyens (33, 34; 50, 55) servant à entraîner le piston (23), pompe caractérisée en ce que l'élément cylindrique de pompe (22) est placé, avec une soupape (19) prévue entre la chambre de travail (27) et la zone de re- foulement (20), dans un élément de maintien (15, 15') qui est fixé sur le carter (10). 2 ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de maintien (15, 15') présente au moins une chambre de réception (16) pour un élément cylindrique de pompe (22) et la soupape (19) associée au côté de refoulement. 3 ) Pompe selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que l'élément de maintien (15') présente un nombre impair de cham- bres de réception, en particulier trois chambres de réception (16), pour chacune un élément cylindrique de pompe (22) et la soupape (19) associée au côté du refoulement. 4 ) Pompe selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que chaque chambre de réception (16) est constituée sous la forme d'un trou borgne, dans lequel la soupape (19) associée au côté du refoulement (20), et l'élément cylindrique de pompe (22) sont mis en place de telle façon que la zone de refoulement (20) soit séparée de façon étanche de la chambre de travail (27), un orifice de refoulement (21) étant prévu dans l'élément de maintien (15, 15'), orifice de refoulement au moyen duquel la zone de refoulement, formée dans le trou borgne (16) est re- liée à un raccord de refoulement (61). ) Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que le raccord de refoulement (61) est prévu sur l'élément de main- tien (15'). 6 ) Pompe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'élément de maintien (15) est constitué sous la forme d'un ajutage à visser. ) Pompe selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'élément cylindrique de pompe (22) présente un épaulement (24) qui fait le tour de son pourtour extérieur, et contre lequel est serti un rebord ou une bride (25) prévu sur l'élément de maintien (15, 15'). 8 ) Pompe selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la soupape (19), qui est prévue entre la chambre de travail (27) et la zone de refoulement (20) présente une lame de sou- pape (19'), qui repose par une surface d'étanchéité (19'a) sur une surface frontale (22a) de l'élément cylindrique de pompe (22) constitué également sous la forme d'une surface d'étan- chéité et qui est serrée entre l'élément cylindrique de pompe (22) et une butée dans l'élément de maintien (15, 15'). 9 ) Pompe selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'on prévoit comme butée pour la soupape (19) une surface d'étanchéité (15b) de préférence de forme annulaire, contre laquelle est pressée la lame de soupape (19') de la soupape (19) par une surface d'étanchéité correspondante (19'b) de forme annulaire. ) Pompe selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le guidage (22') du piston (23) est réalisé dans l'élément cy- lindrique de pompe (22) sous la forme d'un alésage traversant.