Brevet FR2777045A1 — publié le 19991008

I Etat de la technique. La présente invention concerne une Soupape de ré- gulation de pression pour réguler une pression de carburant, notamment d'une installation d'alimentation en carburant d'un5 moteur à combustion interne comprenant une alimentation en carburant, une sortie de carburant, une chambre à carburant, un élément de soupape, un siège de soupape et une force de fermeture sollicitant l'élément de soupape contre le siège, l'élément de soupape se soulevant du siège en fonction de la pression régnant dans la chambre à carburant. Les soupapes de régulation de pression comportent usuellement un ajutage d'arrivée de carburant. Cet ajutage sera appelé ci-après ajutage d'arrivée de carburant. L'ajutage d'arrivée de carburant est en amont de la soupape de régulation de pression. Le carburant de la soupape de ré- gulation de pression peut arriver d'un autre ajutage, par exemple à un utilisateur de carburant ou revenir au réser- voir. Cet ajutage sera appelé dans la présente description ajutage de sortie de carburant. Cet ajutage de sortie est normalement l'ajutage aval de la soupape de régulation de pression. Il existe par exemple des soupapes de régulation de pression destinées à réguler la pression dans l'ajutage d'arrivée de carburant. Il existe également des soupapes de régulation de pression destinées par exemple à réguler la pression dans la sortie de carburant. Même lorsque ces soupa- pes de régulation de pression différente sont construites de manière différente et fonctionnent différemment, elles ont en commun un élément d'obturation actionné par une force de fer- meture, contre un siège de soupape. Les documents DE 29 03 907 Al et US-A-4 284 039 décrivent une réalisation dans laquelle l'élément d'obturation, mobile, est sollicité par la force de fermeture contre un siège de soupape. Ce moyen permet de séparer la sortie de carburant de l'arrivée de carburant. Dans le régulateur de pression, connu, la force de fermeture est générée par un ressort de compression logé dans une chambre à ressort séparée de la chambre à carburant. Le ressort de compression présente un volume relativement im- portant si bien que l'ensemble de la soupape de régulation de pression est relativement grand. A cela s'ajoute que le res- sort de compression présente des tolérances de mesure dont il faut tenir compte en prévoyant une possibilité de réglage suffisante. Cette possibilité de réglage suffisante augmente d'autant l'encombrement de la soupape de régulation de pres- sion, connue. A cela s'ajoute que le ressort de compression de la soupape de régulation de pression, connue, ne doit pas agir directement sur la membrane pour éviter de l'endommager. Pour cette raison, il est prévu un plateau à ressort entre le ressort de compression et la membrane. Ce moyen, nécessaire, augmente encore plus l'encombrement de la soupape de régula- tion de pression, connue. Comme les extrémités du ressort de compression de la soupape de régulation connue doivent être bien guidées pour éviter un échappement il est nécessaire que la coupelle à ressort soit reliée solidairement à la membrane pour l'extrémité du ressort de compression tournée vers la mem- brane. Du fait de cette liaison fixe de la coupelle à ressort et de la membrane, la membrane est interrompue dans la zone de la coupelle à ressort. Mais comme la membrane sépare la chambre à carburant, il faut que ce passage de la membrane soit rendu parfaitement étanche, ce qui nécessite des travaux importants dans la soupape de régulation de pression, connue. Le siège de la soupape de régulation de pression, connue, se trouve sur une buse reliée de manière étanche en pression au boîtier de la soupape. La liaison étanche en pression entre le boîtier de soupape et la buse correspond à un coût de fabrication relativement important. Avantaqes de l'invention. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une soupape de ré- gulation de pression du type défini ci-dessus, caractérisée en ce qu'au moins une partie de la force de fermeture est fournie par un ressort-lame. La soupape de régulation de pression selon l'invention offre l'avantage que le ressort-lame présente un encombrement très réduit, ce qui permet de réaliser la sou- pape de régulation de pression avec des dimensions particu- lièrement réduites. Dans le cas d'une membrane on a l'avantage que le ressort-lame n'exerce pas de force transversale sur la mem- brane. Cela se répercute avantageusement pour la fiabilité de la membrane et aucun moyen particulier n'est nécessaire pour protéger la membrane contre l'endommagement par le ressort poussant l'organe d'obturation contre le siège de soupape. En particulier, il n'est pas nécessaire d'avoir une coupelle à ressort ni de relier solidairement une coupelle à ressort à la membrane; cela présente l'avantage que la membrane n'a pas d'ouverture nécessitant une fermeture faite avec des moyens particuliers. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - une membrane adjacente à la chambre de carburant et le res- sort-lame est monté parallèlement à la membrane, - le ressort-lame et la membrane sont reliés, - la membrane est vulcanisée sur le ressort-lame, le ressort-lame est intégré dans la membrane, - l'élément de soupape coopère avec la membrane sans perçage de cette membrane, - un ressort d'asservissement actionnant l'élément de soupape contre la force de fermeture du ressort-lame, contre la membrane. Si pour délimiter la chambre à carburant, il y a une membrane, cette membrane et le ressortlame peuvent être parallèles, ce qui représente globalement un gain important en encombrement. Le ressort-lame et la membrane peuvent être re- liés solidairement, par exemple par vulcanisation de la mem- brane sur le ressort-lame ou collage entre la membrane et le ressortlame; les moyens de fabrication à mettre en oeuvre pour la soupape de régulation de pression sont ainsi globale- ment faibles car au montage de la soupape de régulation de pression il suffit d'un nombre plus réduit de pièces. Il est particulièrement avantageux de noyer le ressort-lame directement dans la membrane. Si le ressort-lame est noyé ou intégré dans la membrane pour que la membrane se trouve sur les deux faces du ressort, on a l'avantage qu'au montage de la membrane avec le ressort dans un boîtier à sou- pape, à la périphérie de la membrane ou du ressort-lame, on peut réaliser, de manière particulièrement simple, une liai- son étanche à la pression et très fiable. Un élément de soupape, prévu sans orifice dans la membrane, a l'avantage d'éviter tout risque de fuite, ce qui permet de réaliser, avec des moyens particulièrement réduits, une soupape de régulation de pression, étanche à la pression et très fiable. Le ressort d'asservissement, qui pousse l'élément d'obturation contre la membrane, assure que l'élément d'obturation participe au mouvement de déplacement de la mem- brane donnant l'avantage de ne pas nécessiter de liaison fixe entre l'élément de membrane et la membrane; on réduit de fa- çon considérable et très avantageusement le risque de fuite de la membrane d'une manière particulièrement sûre et simple. Dessins: Un exemple de réalisation préférentiel de l'invention est représenté dans les dessins et sera décrit ci-après de manière plus détaillée. Ainsi: - la figure 1 est une coupe longitudinale de l'exemple de réalisation, - la figure 2 montre un détail de la soupape de régulation de pression selon l'invention. Description de l'exemple de réalisation. La soupape de régulation de pression selon l'invention sert à réguler la pression du carburant dans une installation d'alimentation en carburant. La soupape de régu- lation de pression s'applique avantageusement à des moteurs à combustion interne dans lesquels la pression du carburant de l'installation d'alimentation en carburant doit être régulée. La soupape de régulation de pression est montée à un endroit approprié d'une installation d'alimentation en carburant. Le point de montage est par exemple une ouverture du tuyau de distribution de carburant faisant partie de l'installation d'alimentation en carburant ou par exemple une ouverture dans un boîtier d'une pompe à carburant appartenant également à l'installation d'alimentation en carburant; il peut égale- ment s'agir du couvercle du réservoir à carburant. L'installation d'alimentation en carburant fait passer le carburant débité par la pompe, par une conduite de pression dans un point de montage recevant la soupape de régulation de pression et vers l'alimentation en carburant de la soupape de régulation de pression. La sortie de carburant de la soupape de régulation de pression fait passer le carburant par exemple en retour vers le réservoir ou vers un utilisateur de15 carburant comme par exemple un injecteur; ce dernier dose le carburant pour le moteur à combustion interne. Le carburant est notamment de l'essence et le moteur à combustion interne avec l'installation d'alimentation en carburant est avanta- geusement monté dans un véhicule automobile. La soupape de régulation de pression selon l'invention sert par exemple à réguler la pression dans la conduite de pression reliée à l'alimentation en carburant. Les documents DE 29 03 907 et US 4 284 039 montrent de telles soupapes de régulation de pression dans lesquelles on règle la pression du carburant dans l'arrivée de carburant. La soupape de régulation de pression selon l'invention peut également être réalisée pour travailler en fonction de la pression régnant à la sortie de carburant. Le document DE 44 47 083 Al et le document US 5 398 655 montrent des soupapes de régulation de pression dans lesquelles la pression du carburant dans la sortie de carburant de la sou- pape de régulation de pression est régulée. Comme la soupape de régulation de pression propo- sée peut être très petite, elle peut très facilement s'utiliser comme soupape de commande amont pour réguler la pression de commande amont d'une soupape de régulation de pression en aval. Dans ce cas par exemple, la suite de la conduite de carburant au-delà de la soupape de régulation de pression selon l'invention est reliée à une chambre de com- mande de la soupape de régulation de pression en aval. Dans ce cas, avec une première soupape de régulation de pression, de construction particulièrement réduite, comprenant un res- sort-lame, on peut commander une soupape de régulation de pression aval, plus grande, située ailleurs. Pour ne pas compliquer inutilement la description de la présente invention, la soupape de régulation de pres- sion sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisa- tion dans lequel on régule la pression à l'arrivée de carburant. Il convient d'insister tout particulièrement sur le fait que la soupape de régulation de pression selon l'invention peut également être modifiée pour servir par exemple à réguler la pression du carburant dans le circuit de sortie de carburant. La figure 1 montre une coupe longitudinale d'une soupape de régulation de pression 2 particulièrement avanta- geuse, donnée à titre d'exemple. Cette soupape de régulation 2, choisie à titre d'exemple, présente une structure ayant une symétrie de rotation. La soupape de régulation de pression 2 comprend un corps de soupape 4, une membrane 6, un élément de soupape mobile 8, un siège de soupape 10 prévu dans le boîtier 4 et un ressort-lame 12. Dans l'exemple de réalisation sélectionné de manière préférentielle pour la présente description, le corps de soupape 4 se compose de deux parties 4a, 4b. La par- tie inférieure 4a, selon le dessin, sera appelée ci-après partie inférieure de boîtier 4a. De façon correspondante, ci- après, la partie de boîtier 4b sera appelée partie supérieure de boîtier 4b. Comme la position de montage de la soupape de régulation de pression 2 est quelconque, on peut avoir la partie de boîtier 4a, appelée partie inférieure de boîtier 4a, qui à l'état monté se trouve au- dessus de la partie de boîtier 4b dite partie supérieure de boîtier. La membrane 6 est serrée entre la partie inférieure de boîtier 4a et la partie supérieure de boîtier 4b, le long de sa périphérie. Les deux parties de boîtier 4a, 4b du boîtier de soupape 4 sont reliées solidairement l'une à l'autre par une liaison de sertissage 16. La membrane 6 et le ressort-lame 12 sont mon- tés solidairement et de façon étanche dans la liaison de ser- tissage 16. La membrane 6 sépare l'intérieur du boîtier de soupape 4 en une chambre de soupape 18 et une chambre à car- burant 20. Le ressort-lame 12 est intégré dans la membrane 6. A la figure 2 on a une vue de dessus du ressort-lame 12. La direction d'observation selon la figure 2 est indiquée par une flèche II à la figure 1. Pour une meilleure vue, la fi- gure 2 montre le ressort-lame 12 avant que ce ressort-lame 12 ne soit intégré dans la membrane 6 et avant l'installation du ressort-lame 12 dans le corps de soupape 4. Dans toutes les figures on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes pièces ou les pièces équi- valentes. La figure 2 est une vue de dessus du ressort-lame 12. Le ressort-lame 12 est de préférence un acier à ressort obtenu par exemple par matriçage ou découpage, de préférence par découpage avec un faisceau laser dans une pla- que plane relativement mince. Le ressort-lame 12 a une zone périphérique 12a, une zone de ressort centrale 12b et une zone intérieure 12c. La zone périphérique 12a forme l'extrémité de ressort extérieure du ressort-lame 12; la zone intérieure 12c forme l'extrémité de ressort intérieur du ressort-lame 12. Dans la zone de ressort centrale 12b il y a plusieurs passages 12d. Cela aboutit à ce que la zone péri- phérique 12a est reliée par au moins un bras à ressort 12e recourbé de préférence d'une manière relativement forte, en étant reliée à la zone intérieure 12c. Le nombre, la taille et la forme des passages 12d permet d'influencer la souplesse élastique et la rigidité élastique du ressort-lame 12 dans la direction de la flèche II. Du fait des passages 12d dans le ressort-lame 12, ce ressort-lame 12 peut être intégré de manière remarquable dans la membrane 6. Le ressort-lame 12 peut être intégré dans le matériau de la membrane 6 pour avoir, des deux côtés du ressort à membrane 12, la matière de la membrane 6. La mem- brane 6 et le ressort-lame 12 forment ensemble une combinai- son ressort-lame/membrane 6, 12 intégrée dans le boîtier de soupape 4. Suivant le niveau de pression dans la chambre à carburant 22, il est intéressant de prévoir un tissu de ren- forcement dans la membrane 6 pour la combinaison ressort- lame/membrane 6, 12. Comme de part et d'autre du ressort-lame 12 il y a la matière de la membrane 6, en particulier également des deux côtés, au niveau de la zone périphérique 12a du ressort- lame 12, et comme la matière de la membrane 6 présente l'élasticité du caoutchouc et convient de manière remarquable pour assurer l'étanchéité, cela garantit qu'en sertissant la zone périphérique 12a du ressort-lame 12 avec la membrane 6, au niveau de la liaison de sertissage 16, entre les deux par- ties de boîtier 4a, 4b, on réalise, sans nécessiter des moyens importants, une étanchéité remarquable entre la cham- bre de soupape 18 et la chambre de carburant 20. La partie inférieure de boîtier 4a présente un segment cylindrique intérieur 4c et une zone de fond 4d ra- diale. Radialement à l'intérieur du segment de cylindre 4c du boîtier 4 se trouvent formé le siège de soupape 10. La soupape de régulation de pression 2 est montée dans un boîtier 22. Une alimentation en carburant 24 sort du boîtier 22 vers la soupape de régulation de pression 2. L'alimentation en carburant 24 se compose d'un canal 24a dans le boîtier 22 et d'un passage 24b dans la zone de fond 4d, frontale, de la partie de boîtier 4a. L'alimentation en car- burant 24 permet au carburant sous pression de passer dans la chambre à carburant 20. Une conduite de sortie de carburant 26 relie la soupape de régulation de pression 2, à travers le boîtier 22, par exemple à un réservoir à carburant non repre- senté. La conduite de sortie de carburant 26 comprend un pas- sage 26a prévu radialement à l'intérieur du siège de soupape 10 de la partie de boîtier 4 et un canal 26b prévu dans le boîtier 22. Un joint 28, prévu sur le boîtier 22, évite que le carburant ne puisse arriver dans la conduite de sortie de carburant 26 en contournant la soupape de régulation de pres- sion 2 à partir de l'alimentation en carburant 24. Vers l'extérieur, l'alimentation en carburant 24 est rendue étan- che par un joint 30 qui se présente sous la forme d'un anneau moulé périphérique. Un anneau élastique 32 maintient la sou- pape de régulation de pression 2 dans ou contre le boîtier 22. Au niveau de la partie supérieure de boîtier 4b, il est prévu un ajutage de soupape 34. Suivant l'utilisation de la soupape de régulation de pression 2, l'ajutage 34 est par exemple une ouverture simple réalisée dans le boîtier de soupape 4 et qui peut communiquer avec l'air ambiant par l'intermédiaire de la chambre à soupape 18. L'ajutage de sou- pape 34 peut également être relié à une conduite non repré- sentée par laquelle la chambre de soupape 18 du corps de soupape 4 est par exemple reliée à la tubulure d'aspiration d'air d'un moteur à combustion interne. L'élément de soupape 8 se trouve entre la combi- naison ressort-lame/membrane 6, 12 et le siège de soupape 10. L'élément de soupape 8 présente une zone de fermeture 8a et une zone de coupelle de ressort 8b. La zone de fermeture 8a de l'élément de soupape 8 a une forme sphérique pour garantir l'étanchéité entre l'élément de soupape 8 et le siège de sou- pape 10, sans nécessiter la mise en oeuvre de moyens impor- tants. Entre la zone de coupelle de ressort 8b de l'élément de soupape 8 et la zone de fond, radiale 4d du boîtier de soupape 4, il est prévu un ressort d'asservissement 36. Le ressort 36 sollicite l'élément de soupape 8 contre la combi- naison ressort-lame/membrane 6, 12, en assurant que l'élément de soupape 8 soit appliqué en permanence contre la combinai- son ressort-lame/membrane 6, 12. L'élément de soupape 8 coo- père avec la membrane 6 sans nécessiter un perçage de la membrane 6 pour cette coopération. Avant de monter la combinaison ressort- lame/membrane 6, 12 dans le corps de soupape 4, le ressort- lame 12 est plan. Après le montage de la combinaison ressort- lame/membrane 6, 12 dans le corps de soupape 4, du fait de l'élément de soupape 8 entre le siège de soupape 10 et la combinaison ressortlame/membrane 6, 12, la zone interne 12c de la combinaison ressortlame/membrane 6, 12 est courbée sensiblement en direction de la chambre de soupape 18. Cela crée la force de fermeture engendrée par le ressort- lame 12 qui pousse l'élément de soupape 8 contre le siège de soupape 10. Pour régler la force d'obturation, on peut décaler, par poussée axiale sur la zone de fond radiale 14d du boîtier 4, le siège de soupape 10 du boîtier 4, de manière plastique, dans la direction de la chambre à soupape 18. Plus le siège de soupape 10 est déplacé dans la direction de la membrane 6 et plus grande sera la force de fermeture avec laquelle le ressort-lame 12 sollicite l'élément de soupape 8 contre le siège de soupape 10. Comme le ressort-lame 12 peut se fabri- quer de manière très précise avec des tolérances étroites, pour le coulissement du siège de soupape 10 il suffit de très petites déformations plastiques pour que, grâce aux petites déformations plastiques du boîtier de soupape 4, on puisse régler de manière très précise la force de fermeture. En plus, on peut influencer la force de fermeture par la pres- sion régnant dans la chambre à soupape 18. Si la pression du carburant dans la chambre à carburant 20 dépasse une certaine valeur définie, réglable, alors la combinaison ressortlame/membrane 6, 12 est déformée en direction de la chambre à soupape 18 et l'élément de sou- pape 8 se soulève du siège 10 pour que le carburant puisse sortir de l'alimentation en carburant 24 et passer dans la conduite de sortie de carburant 26. La force de fermeture dé- finit le niveau de la pression auquel la soupape de régula- tion de pression 2 s'ouvre. La force du ressort d'asservissement 36 est rela- tivement petite. La force du ressort d'asservissement 36 est beaucoup plus faible que la force d'obturation engendrée principalement par le ressort-lame 12. Le ressort d'asservissement 36 a pour seule fonction d'assurer que, si la pression dans la chambre de carburant 20 dépasse une cer- taine valeur déterminée, l'élément de soupape 8 ne reste pas accroché au siège de soupape 10. Comme la force développée par le ressort d'asservissement 36 est très petite, on peut Il utiliser un fil relativement mince pour réaliser le ressort d'asservissement 36 de sorte que le ressort d'asservissement 36 reste globalement d'un encombrement très faible. Le seg- ment de cylindre 4c du boîtier de soupape 4 sert à guider le ressort d'asservissement 36. Comme l'élément de soupape 8 ne joue aucun rôle vis-à-vis de la combinaison ressort-lame/membrane 6, 12 et peut se déplacer librement transversalement à la direction d'ouverture, il importe peu que la combinaison ressort-10 lame/membrane 6, 12 soit légèrement décalée par rapport à la direction d'ouverture dans son montage dans le boîtier de soupape 4; cela réduit considérablement les moyens à mettre en oeuvre pour sertir la combinaison ressort-lame/membrane 6, 12 dans le boîtier de soupape 4. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Soupape de régulation de pression pour réguler une pres- sion de carburant, notamment d'une installation d'ali- mentation en carburant d'un moteur à combustion interne com- prenant une alimentation en carburant (24), une sortie de carburant (26), une chambre à carburant (20), un élément de soupape (8), un siège de soupape (10) et une force de ferme- ture sollicitant l'élément de soupape (8) contre le siège (10), l'élément de soupape (8) se soulevant du siège (10) en fonction de la pression régnant dans la chambre à carburant (20), caractérisée en ce qu' au moins une partie de la force de fermeture est fournie par un ressort-lame (12). 2 ) Soupape de régulation de pression selon la revendica- tion 1, caractérisée par une membrane (6) adjacente à la chambre de carburant (20) et le ressort-lame (12) est monté parallèlement à la membrane (6). 3 ) Soupape de régulation de pression selon la revendica- tion 2, caractérisée en ce que le ressort-lame (12) et la membrane (6) sont reliés. 4 ) Soupape de régulation de pression selon la revendica- tion 2, caractérisée en ce que la membrane (6) est vulcanisée sur le ressort-lame (12). ) Soupape de régulation de pression selon la revendica- tion 2, caractérisée en ce que le ressort-lame (12) est intégré dans la membrane (6). 6 ) Soupape de régulation de pression selon l'une des reven- dications 2 à 5, caractérisée en ce que l'élément de soupape (8) coopère avec la membrane (6) sans perçage de cette membrane (6). 7 ) Soupape de régulation de pression selon l'une des reven- dications 2 à 6, caractérisée par un ressort d'asservissement (36) actionnant l'élément de sou- pape (8) contre la force de fermeture du ressort-lame (12), contre la membrane (6).