Brevet FR2766880A1 — publié le 19990205

POMPE ROTATIVE, NOTAMMENT POUR DE L'HUILE La présente invention concerne une pompe rotative, notamment pour de l'huile. La présente invention concerne notamment une pompe rotative à lobes du type comprenant un corps creux adapté pour être relié à un support rigide et un couple de rotors annulaires logés l'un à l'intérieur de l'autre et tous deux logés à l'intérieur du corps creux, de façon à tourner par rapport à ce corps creux autour d'axes respectifs qui sont parallèles et excentriques. Chaque rotor possède une surface latérale dentée respective, coopérant avec la surface latérale dentée de l'autre rotor, et est entouré axialement par un couple de surfaces frontales respectives à angles droits par rapport aux axes. Les surfaces frontales des rotors sont reliés de manière à glisser à des surfaces respectives intérieures complémentaires du corps creux, pour entourer une chambre communiquant avec l'atmosphère via un orifice d'aspiration et un orifice d'évacuation. Comme on le sait, l'efficacité volumétrique des pompes connues du type décrit ci-dessus est étroitement liée à la précision de liaison entre les surfaces frontales des rotors et les surfaces correspondantes du corps creux. Ceci signifie que les deux rotors et le corps creux doivent être nécessairement fabriqués à un degré élevé de précision, concernant leurs dimensions et formes. Entre autre chose, pour maintenir l'efficacité volumétrique initial sensiblement inchangée au cours du temps, à la fois les rotors et le corps creux logeant ces rotors doivent posséder une stabilité optimale de forme, notamment en la présence d'importants gradients thermiques, et une résistance élevée à l'usure. Pour ces raisons, les différents éléments des pompes connues sont réalisés à partir de matériaux métalliques, usinés et traités de manière appropriée. -2 - Un dispositif de dérivation comprenant une valve à tiroir adaptée pour court-circuiter ensemble les orifices d'aspiration et d'évacuation, lorsque la pression d'huile à l'intérieur de la pompe dépasse une valeur seuil5 prédéterminée, est normalement établi dans les corps creux des pompes connues du type décrit ci-dessus. Ces dispositifs de dérivation connus compliquent sensiblement la structure des différents éléments formant la pompe et sont efficaces et fiables seulement si on les10 fabrique avec de faibles tolérances de fabrication. Pour les raisons précitées, ces pompes connues, bien qu'on les utilise, présentent d'importants coûts de production et ne sont normalement pas capable de fonctionner dans des conditions d'efficacité volumétrique15 absolument constantes. L'objet de la présente invention est de proposer une pompe avec laquelle il est possible de remédier aux inconvénients décrits ci-dessus, et qui est notamment20 simple et économique à fabriquer et possède un niveau élevé d'efficacité et de fiabilité fonctionnelle. La présente invention concerne une pompe rotative, notamment pour de l'huile, comprenant un corps de maintien, une assise de logement agencée à l'intérieur de ce corps, un couple de rotors logé à l'intérieur de cette assise, de façon à tourner autour d'axes respectifs et à glisser axialement le long de ces axes, et une surface de référence axiale rigide pour les rotors entourant l'assise, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un premier organe formant disque, disposé à l'intérieur de l'assise sur le côté opposé axial des rotors par rapport à la surface de référence et des moyens élastiques de poussée pour pousser l'organe formant disque contre les rotors et les rotors eux-mêmes contre la surface de référence axiale; les rotors, le premier organe formant disque et la surface de référence définissant entre eux une chambre à -3 - fluide communiquant avec l'atmosphère, via un orifice d'aspiration et un orifice d'évacuation. L'invention va à présent être décrite en se référant aux dessins annexes, qui montrent certains de ses modes de réalisation non limitatifs, dans lesquels: - la Figure 1 est une vue frontale, avec certains éléments retirés par souci de clarté, d'un premier mode de réalisation préféré de la pompe rotative selon la présente invention; - la Figure 2 est une coupe transversale selon la ligne II - II de la Figure 1; - les Figures 3 et 4 montrent deux détails différents de la pompe de la Figure 1; - la Figure 5 est analogue à la Figure 1, et montre un deuxième mode de réalisation préféré de la pompe selon la présente invention; - la Figure 6 est une coupe transversale selon la ligne VI - VI de la Figure 5; - la Figure 7 est analogue à la Figure 4 et montre une variante du détail de la Figure 4. Dans les Figures 1 et 2, on désigne dans l'ensemble en 1 une pompe rotative à lobes pour alimenter en huile qui lubrifie un moteur endothermique (non représenté) d'un véhicule. La pompe 1 comprend un corps creux 2 que l'on réalise de préférence à partir d'un matériau plastique embouti et qui comprend, à son tour, une partie creuse centrale 3 et une partie périphérique façonnée 4 solidaire de la partie 3 et adaptée pour la relier, en utilisation, à un corps de maintien rigide connu (non montré) au moyen d'un ensemble de vis (non montrées). Comme l'illustre la Figure 2, on entoure intérieurement la partie centrale 3 par une première surface cylindrique 6, qui possède son propre axe 7 et on la relie à une deuxième surface cylindrique coaxiale 8, possédant un axe 9 -4- parallèle à l'axe 7 et excentrique par rapport à cet axe 7, par une surface annulaire plane 10 à angles droits par rapport aux axes 7 et 9 et entourant un épaulement du corps 2. On entoure axialement la surface cylindrique 8 par un épaulement annulaire plan 11 formé par une bride annulaire se déployant, coaxialement par rapport à l'axe 9, à l'intérieur d'un manchon 12 de la partie centrale 3. Les surfaces 6, 8 et 10 et l'épaulement 11 définissent une assise de logement 13 pour un couple de rotors annulaires dentés connus, désignés en 14 et 15, qui font partie de la pompe 1, et parmi lesquels le rotor 14 est un rotor annulaire possédant une surface extérieure reliée de manière à glisser à la surface 6 et aux dents intérieures 14a. On adapte le rotor 15 pour le relier, de manière connue, à un arbre d'entraînement (non montré) dans une position coaxiale par rapport à l'axe 9 et comprend une partie annulaire 16 logée à l'intérieur du rotor 14 et constituée avec des dents extérieures 16a (Figure 1), venant en prise avec les dents 14a, et un collier de centrage 17. Le collier 17 fait saillie au-delà de la position 16 en direction de l'épaulement 11, coaxialement par rapport à l'axe 9, et possède une surface extérieure latérale coopérant de manière à glisser avec la surface 8. De nouveau en se référant à la Figure 2, la pompe 1 comprend en outre deux disques annulaires, désignés en 18 et 19, que l'on dispose sur des côtés axiaux opposés du rotor 14 et la partie annulaire du rotor 15, que l'on réalise de préférence à partir d'acier harmonique embouti et possède des surfaces frontales respectives, tournées vers les rotors 14 et 15, complémentaires avec les surfaces frontales respectives des rotors 14 et 15 et coopérant, en utilisation, de manière à glisser avec les surfaces frontales de ces rotors 14 et 15. Le disque 18 se déploie notamment entre les rotors 14 et 15 et la surface 10, enferme le collier 17 et possède une dent d'arrêt angulaire 19 (Figure 3), logée dans une -5 - assise de retenue établie dans la partie 3, que l'on ne peut pas voir dans les dessins annexes. Le disque 19 se déploie sur des côtés opposés des rotors 14, 15 par rapport au disque 18 et en contact avec les surfaces frontales de ces rotors 14 et 15, et possède sa propre dent d'arrêt angulaire 21 logée dans sa propre assise de retenue angulaire 22 établie dans la partie 3 (Figure 1). Les rotors 14 et 15 et les disques 18 et 19 définissent entre eux une chambre 23 (Figure 1), pour un fluide devant être alimenté, qui communique avec un conduit d'aspiration 24, via un couple d'orifices d'aspiration 25, on ménage l'un d'entre eux dans le disque 18, et l'autre dans le disque 19 (Figure 3 et 4), et avec un conduit d'évacuation 26, via un orifice d'évacuation 27 ménagé dans le disque 18 (Figure 3). Comme le montre la Figure 1 et, notamment la Figure 4, le disque 19 possède une cavité périphérique 28, que l'on obtient le long d'une arête périphérique extérieure de ce disque 19 et possède dans la direction radiale une profondeur de manière à permettre au disque 19 d'entourer la chambre 23 (Figure 1). De nouveau en se référant à la Figure 2, on serre les disques 18 et 19 et les rotors 14 et 15, en un ensemble et contre la surface 13, par un dispositif élastique de poussée 30. Le dispositif 30 comprend une enveloppe 31, que l'on dispose partiellement pour fermer la partie 3, il s'étend partiellement dans une position tournée vers le disque 19, et comprend, à son tour, une partie annulaire périphérique 32 extérieure, rigidement reliée à la partie 3, via un ensemble de vis 33, et une partie annulaire intérieure concave 34 tournée vers le disque 19. La partie intérieure 34 possède une concavité tournée en direction du disque 19, et comprend un manchon 35 qui se déploie coaxialement par rapport à l'axe 9, et possède sa surface frontale tournée vers le disque 19 et éloigné à partir de ce disque 19. On couple la partie 34 au disque 19, de -6manière étanche aux fuites, par un joint d'étanchéité 36 enfermant le manchon 35, pour former, ensemble avec le disque 19, une chambre imperméable annulaire 37. Le dispositif 30 comprend en outre un ressort Belleville 38 que l'on loge à l'intérieur de la chambre 37 et comprimé entre l'enveloppe 34 et le disque 19, pour exercer une poussée axiale prédéterminée, afin de déplacer le disque 19 en direction de la surface 13. Dans le mode de réalisation particulier décrit, le disque 19 est un disque pouvant être déformé de manière élastique et forme, ensemble avec le ressort 18 et la chambre imperméable 37, un dispositif de dérivation réglable, adapté pour court-circuiter ensemble les orifices et 27, lorsque la pression d'huile à l'intérieur de la pompe 1 dépasse une valeur seuil prédéterminée. On peut notamment sélectionner à la fois le ressort 38 et le disque 19 à partir d'un ensemble de ressorts et de disques possédant des résistances en flexion respectives, qui diffèrent les unes des autres. De cette manière, il est possible d'ajuster la pression à laquelle agit le dispositif de dérivation en sélectionnant de manière appropriée le disque 19 et le ressort 38. En fonctionnement, le ressort 38 pousse l'ensemble disque-rotor contre la surface 13, formant une liaison coulissante étanche aux fuites entre les rotors 14 et 15 tournant autour de leurs axes respectifs 7, 9 et les disques 18, 19, ceci ayant pour résultat que l'on déplace progressivement le fluide entrant dans la chambre 23 via les orifices d'aspiration 25 en direction du conduit d'évacuation 26 via l'orifice d'évacuation 27. En démarrant la pompe 1 et/ou pendant l'alimentation en huile, si la pression d'huile à l'intérieur de la chambre 23 dépasse une valeur limite prédéterminée, imposée par le choix préalable du disque 19 et la résistance du ressort 38, on détache axialement le disque 19 à partir des rotors 14 et 15 par la pression d'huile dans la chambre et, ainsi, on court-circuite ensemble les conduits d'aspiration et -7 - d'évacuation 25 et 27. La présence de la cavité 28 permet alors de déplacer facilement l'huile " correspondantes de la pompe 1. La pompe 40 comprend un disque 41 qui diffère du disque 19, en ce qu'il comprend, en plus de l'ouverture d'entrée , une ouverture de circonférence supplémentaire 42 (Figure 7), que l'on ménage sensiblement à l'emplacement de l'orifice d'évacuation 27 sur le disque correspondant 18. On ferme l'ouverture 42 par une plaque élastique allongée 43, que l'on façonne comme un segment circulaire, se déploie en contact avec une surface du disque 41 tournée vers l'enveloppe 30 et possède une partie d'extrémité rigidement reliée avec le disque 41, de préférence au moyen d'un clou riveté 44. On tient la plaque 43 dans sa position fermant l'ouverture 42 par l'action exercée par le ressort 38 qui agit directement sur la plaque 43 et forme, ensemble avec cette plaque 43, une pièce d'un dispositif de dérivation 45 qui permet aux orifices 25 et 27 d'être court-circuités ensemble, lorsque la pression d'huile à l'intérieur de la chambre 23 dépasse une valeur prédéterminée changeant avec des variations dans les résistances de la plaque 43 et du ressort 38, que l'on peut choisir à partir d'un ensemble de plaques et de ressorts possédant des valeurs de résistance en flexion respectives qui diffèrent les unes des autres. En fonctionnement, lorsque la pression d'huile à l'intérieur de la chambre 23 atteint une valeur seuil prédéterminée, imposée par le choix préalable des résistances à la fois du ressort 38 et de la plaque 43, on courbe la plaque 43 en direction de l'enveloppe 30 par l'action exercée par l'huile dans la chambre 23 et on met ainsi les orifices 25 et 27 en communication entre eux via 8- l'ouverture 42. La présence de la plaque 43 disposée pour fermer l'ouverture 42 empêche la désolidarisation du disque 41 à partir des rotors 14 et 15, à l'intérieur d'un intervalle prédéterminé de surpressions, à la suite de quoi on déplace également le disque 41 axialement en direction de l'enveloppe 30, de façon à augmenter la section de passage pour l'huile entre les orifices 25 et 27 précités. A partir de ce qui précède, il est clair que les caractéristiques des pompes 1 et 40 telles que décrites et, notamment, la présence à la fois des disques 18 et 19 ou 41, disposés sur des côtés axiaux opposés des rotors 14 et , et du ressort 38 poussant ces disques contre les rotors 14 et 15, font qu'il est possible d'obtenir les avantages suivants. Dans le premier cas, les efficacités volumétriques des pompes 1 et 40 décrites ci-dessus présentent des valeurs relativement élevées, qui sont absolument indépendantes, de la précision de la liaison des rotors 14 et 15 au corps 2, du degré d'usure des éléments relativement mobiles, et de la température de fonctionnement de la pompe. En comparaison avec les solutions connues, on n'entoure pas axialement la chambre 23 par les surfaces du corps 2, et ainsi par des surfaces axialement bloquées par rapport aux rotors, mais par les disques 18 et 19 ou 41. On maintien constamment ces disques 18 et 19 ou 41, sous des conditions normales de fonctionnement, c'est-à-dire pour donner des valeurs de pression de la pompe en dessous des valeurs limites précitées, en contact avec les surfaces frontales des rotors 14, 15, par l'action axiale exercée par le ressort 38, mais on peut les déplacer le long des axes 7 et 9, lorsque l'action exercée par l'huile dépasse l'action du ressort 38. Dans les pompes 1 et 40, les corps correspondants 2 possèdent ainsi seulement une fonction de maintien, ce qui a pour résultat qu'on peut les réaliser à partir de matériaux autres que les matériaux métalliques usuels utilisés actuellement et, notamment, à partir de matériaux plastiques simplement embouties sans opérations 9 - de traitement supplémentaires après cet emboutissage. De plus, la présence des disques 18 et 19 ou 41 et d'un dispositif élastique de poussée pour ces disques, fait qu'il est possible, par rapport aux solutions connues, de5 simplifier énormément la structure du corps 2 et évite de longues et complexes opérations d'usinage pour le corps 2. Les disques 18 et 19 ou 41 et les ressorts correspondants 38 remplacent complètement les circuits de dérivation classiques agencés dans le corps de la pompe et utilisant des valves à tiroir. Ainsi, il est clair à partir de ce qui précède, que les caractéristiques de production des pompes 1 et 40 font qu'il est possible, par rapport aux solutions connues, d'assurer une efficacité volumétrique, qui soit non seulement élevée, mais reste inchangée et, en même temps, de réduire considérablement à la fois les coûts de production et le poids des pompes 1 et 40. Enfin, il est clair à partir de ce qui précède, que l'on peut apporter des modifications et des variantes aux pompes 1 et 40, telles que décrites, sans sortir du champ de protection de la présente invention. Notamment, les rotors 14 et 15 peuvent être d'un type autre que celui décrit à titre d'exemple, exactement comme les disques 18 et 19 ou 41 peuvent présenter des formes et/ou des géométries autres que celles décrites, et on peut les pousser les uns contre les autres, et contre les surfaces frontales des rotors 14 et 15, par des organes élastiques autres que ceux décrits, et les disposer dans des positions autres que celles décrites à titre d'exemple. Comme variante du ressort 38, on peut procurer à la pompe 40 un premier dispositif élastique réglable ou non réglable, agissant seulement sur la partie de disque 41 non touchée par la plaque 43, et un deuxième dispositif élastique réglable ou non réglable, agissant seulement sur la plaque 43 et possédant, dans chaque cas, une résistance inférieure à celle du premier dispositif élastique. Finalement, dans les pompes 1 et 40 décrites, on peut - 10 - supprimer les disques 18 et, dans ce cas, les rotors 14 et glisseraient directement en contact avec la surface 10, qui deviendrait la surface de référence axiale pour les rotors 14 et 15. Dans ces conditions également, la fonction du ressort 38 et des disques 19 ou 41 continuerait à être le rattrapage du jeu axial entre les éléments relativement mobiles. REVENDICATIONS 1. Pompe rotative (1; 40), notamment pour de l'huile, comprenant un corps de maintien (2), une assise de logement (13) agencée à l'intérieur de ce corps (2), un couple de rotors (14, 15) logé à l'intérieur de cette assise (13), de façon à tourner autour d'axes respectifs (7, 9) et à glisser axialement le long de ces axes (7, 9), et une surface de référence axiale rigide (10; 18) pour les rotors (14, 15) entourant l'assise (13), caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un premier organe formant disque (19; 41), disposé à l'intérieur de l'assise (13) sur le côté opposé axial des rotors (14, 15) par rapport à la surface de référence (10; 18) et des moyens élastiques de poussée (30) poussant l'organe formant disque (19; 41) contre les rotors (14, 15) et les rotors (14, 15) eux-mêmes contre la surface de référence axiale (10; 18), et en ce que les rotors (14, 15), le premier organe formant disque (19; 41) et la surface de référence (10; 18) définissent entre eux une chambre à fluide (23) communiquant avec l'atmosphère, via un orifice d'aspiration (25) et un orifice d'évacuation (27). 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface de référence axiale (10) est une surface entourant intérieurement le corps de maintien (2). 3. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de maintien (2) comprend un épaulement axial (10), en ce qu'elle comprend en outre un deuxième organe formant disque (18), disposé sur un côté opposé axial des rotors (14, 15), par rapport au premier organe formant disque (19; 41) et en butée contre l'épaulement axial (10), ce deuxième organe formant disque (18) étant entouré par la surface de référence axiale rigide pour les rotors (14, 15). - 12 - 4. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens élastiques (30) comprennent au moins un ressort de compression (38) tenu entre une butée fixe (31), portée par le corps de maintien (2) et un seul (19; 41)5 parmi les organes formant disques (18, 19; 41). 5. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens formant circuit de dérivation (19, 38; 45) destinés à court- circuiter ensemble les orifices d'aspiration (25) et d'évacuation (27), lorsque la pression d'huile à l'intérieur de la chambre (23) dépasse une valeur seuil prédéterminée, le premier organe formant disque (19; 41) et les moyens élastiques (38) faisant partie de ces moyens formant circuit de dérivation (19, 38; 45). 6. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits moyens formant circuit de dérivation comprennent en outre une chambre annulaire imperméable (37) communiquant avec les orifices d'aspiration (25) et d'évacuation (27). 7. Pompe selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce qu'au moins le premier organe formant disque (41) possède une ouverture (42) ménagée sensiblement à l'emplacement de l'orifice d'évacuation (27), et en ce qu'elle comprend des moyens (43) pour fermer cette ouverture (42) et des moyens élastiques supplémentaires (38) pour maintenir les moyens de fermeture (43) dans une position fermant l'ouverture (42). 8. Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de fermeture comprennent au moins une plaque élastique (43) et des moyens de liaison (44) pour relier au moins une partie d'extrémité de cette plaque (43) au premier organe formant disque (41). - 13 - 9. Pompe selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que les moyens de fermeture (43) et les moyens élastiques supplémentaires (38) font partie des moyens formant circuit de dérivation (19, 38; 45). 10. Pompe selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisée en ce que chacun des organes formant disque est disposé le long d'un axe respectif (7, 9), des moyens de retenue angulaire (21, 22) étant constitués pour tenir10 chacun des organes formant disque (18, 19; 41) dans une position bloquée de manière angulaire par rapport au corps de maintien (2) et autour des axes respectifs (7, 9). 11. Pompe selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens de retenue angulaire (21, 22) comprennent, pour chaque organe formant disque (18, 19; 41), une assise de retenue correspondante (22), formée sur le corps de maintien (2), et une saillie respective (21) portée par l'organe formant disque (18, 19; 41) et mettant20 positivement en prise l'assise de retenue correspondante (22). 12. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins le premier organe formant disque (19; 41) est un organe formant disque pouvant être déformé de manière élastique. 13. Pompe selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'au moins le premier organe formant disque (19; 41) est réalisé à partir d'acier harmonique. 14. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier organe formant disque (19) possède une cavité de circonférence (28), ménagée le long d'un rebord périphérique extérieur sensiblement à l'emplacement de l'orifice d'évacuation (27). -14- 15. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les orifices d'aspiration (25) et d'évacuation (27) sont ménagés à travers les organes formant disque (18, 19; 41). 16. Pompe selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'orifice d'aspiration comprend une ouverture (25) ménagée sur chacun des organes formant disque (18, 19; 41) et l'orifice d'évacuation est défini par une ouverture (27) ménagée sur le premier organe formant disque (18). 17. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps de maintien (2) est réalisé à partir de matériau plastique.