Brevet FR2780476A1 — publié le 19991231

L'invention concerne un dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression, notamment destiné à une pompe à essence pour un moteur à injection directe. Elle est également relative à une membrane déformable pour un tel dispositif de transmission et à une pompe équipée d'un tel dispositif. Un dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression, par exemple destiné à une pompe à essence, comporte classiquement une enceinte et une membrane déformable fixée dans ladite enceinte pour définir deux chambres de fluide. Un mécanisme tel qu'une pompe à pistons imprime un mouvement de va-etvient à un piston qui se déplace dans la première chambre, contenant par exemple de l'huile. Ce mouvement provoque un déplacement de volume constant de l'huile contenue dans la première chambre. Ce déplacement entraine celui de la membrane elle-même dans la deuxième chambre, celle-ci contenant par exemple de l'essence. Le mouvement de la membrane a pour effet de refouler l'essence, notamment vers un collecteur. Un système d'alimentation en essence de la deuxième chambre est prévu pour remplir à nouveau cette chambre. Cette membrane a donc à la fois pour fonction d'assurer l'étanchéité entre les liquides contenus dans chacune des chambres et de permettre le déplacement du deuxième liquide sous l'effet du déplacement du premier liquide. De façon classique, la membrane d'un tel dispositif est sensiblement plane et elle est fixée dans l'enceinte au moyen de son bord périphérique. Au cours du fonctionnement du dispositif, une telle membrane peut se déformer de part et d'autre de sa position de repos. Elle est donc sollicitée de façon importante au niveau de son bord périphérique, ce qui entraîne des risques de fatigue. L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant une membrane, notamment pour un dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression, qui ne risque pas de se détériorer sous l'effet des contraintes auxquelles elle est soumise en cours d'utilisation, et ceci grâce à une géométrie et des caractéristiques particulières permettant à la membrane de travailler de façon optimale. Ainsi, l'invention concerne une membrane déformable, notamment pour un dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression, présentant une forme générale arrondie, caractérisée en ce que la membrane comporte, entre une partie centrale et une partie périphérique, une partie intermédiaire dont la section dans un plan transversal a une forme sensiblement en U. Dans toute la description, on comprendra par " plan transversal " un plan perpendiculaire à celui dans lequel s'étend la membrane elle-même et passant par un axe de symétrie de la membrane. De façon préférée, la membrane présente une forme générale circulaire, sa partie intermédiaire étant annulaire et présentant une section en U dans un plan diamétral. La partie périphérique de la membrane comporte avantageusement un joint d'étanchéité. L'invention concerne également un dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression comprenant au moins une enceinte et une membrane déformable de forme générale arrondie, cette membrane comportant une partie périphérique par laquelle elle est fixée dans ladite enceinte, pour définir une première et une deuxième chambres de fluide, caractérisé en ce que la membrane comporte également, entre ladite partie périphérique et sa partie centrale, une partie intermédiaire dont la section dans un plan transversal a une forme sensiblement en U, de telle sorte que ladite partie intermédiaire est apte à s'enrouler et/ou se dérouler librement au cours des déplacements de la membrane, lors du fonctionnement du dispositif, sans que le fond de la partie intermédiaire en U n'entre en contact avec ledit dispositif. De préférence, la membrane est montée dans le dispositif de telle sorte qu'à mi-course, elle présente sa forme à l'état libre. Egalement de préférence, les parties de raccordement des branches de la partie intermédiaire en U avec la partie centrale et la partie périphérique de la membrane reposent sur des pièces du dispositif dont elles épousent la forme. Ces parties de raccordement peuvent reposer librement sur lesdites pièces ou être adhérisées à celles-ci, par exemple par surmoulage. L'épaisseur de la partie intermédiaire de la membrane est plus faible que celle de la partie centrale et de la partie périphérique de la membrane. De manière avantageuse, le dispositif comprend un poussoir monté élastiquement dans la deuxième chambre de fluide et qui est fixé à la partie centrale de la membrane. De préférence, ce poussoir comporte une partie de guidage du déplacement de la membrane. De préférence, la membrane présente des moyens pour éviter sa détérioration contre des arêtes vives de ladite enceinte, consistant notamment, dans sa partie centrale, en une forme creuse ou en un clapet rigide fixé à la membrane. De façon préférée, le dispositif comporte des moyens pour évacuer le fluide de la première chambre, susceptible d'être emprisonné entre ladite enceinte et la partie intermédiaire en U de la membrane, ces moyens étant notamment constitués par des canaux d'évacuation réalisés dans le dispositif lui-même ou encore dans ledit clapet. La partie périphérique de la membrane comporte avantageusement un joint d'étanchéité. Dans un exemple de réalisation, le dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression conforme à l'invention comprend plusieurs membranes qui sont formées d'un seul bloc. L'invention concerne également une pompe, telle qu'une pompe à essence pour moteur à injection directe, équipée d'un dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression selon l'invention. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la desciption qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés, sur lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe transversale, schématique et partielle, d'un dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression selon l'invention, avec une membrane en position haute, - La figure 2 est une vue similaire à la figure 1, dans laquelle la membrane est en position basse, - La figure 3 est une vue similaire à la figure 1, illustrant une variante de réalisation de la membrane selon l'invention, et - La figure 4 est une vue générale en perspective d'un bloc de trois membranes selon l'invention. Les éléments communs aux différentes figures seront désignés par les mêmes repères. En référence tout d'abord à la figure 1, le dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression selon l'invention forme une enceinte dans laquelle est fixée une membrane 1. Cette membrane permet ainsi de définir une première chambre de fluide 2, située ici au-dessus de la membrane 1 et une deuxième chambre de fluide 3, située ici sous la membrane 1. Dans la première chambre 2 peut se déplacer un piston 4. Dans l'exemple illustré à la figure 1, le piston 4 est en position haute. Entre le piston 4 et la membrane 1 se trouve un volume constant de fluide qui peut notamment être de l'huile. Dans la deuxième chambre 3 est prévu un poussoir 5 qui est monté élastiquement de façon à pousser la membrane 1 contre l'entretoise 6. La chambre 3 est remplie d'un fluide, notamment de l'essence. Ce montage élastique est réalisé au moyen d'un ressort 7 qui est monté entre la paroi de la chambre 3 et le fond 50 du poussoir. De plus, dans l'exemple illustré à la figure 1, le poussoir 5 se prolonge par une partie cylindrique 51 de guidage qui est conçue pour coulisser dans un alésage correspondant 3a de la chambre 3. Dans l'exemple illustré à la figure 1, la membrane 1 présente une forme générale circulaire. Ceci apparaît également sur la figure 4 qui montre trois membranes 41, 42, 43 similaires à la membrane 1, formées en un seul bloc. La membrane 1 pourrait présenter une autre forme générale arrondie, par exemple une forme ovale. Cependant, c'est une forme circulaire qui semble la plus avantageuse. Ainsi, la figure 1 représente la membrane 1 en coupe selon un diamètre. Il apparaît que la membrane comporte une partie centrale 10, sous laquelle le poussoir 5 est fixé, une partie périphérique 11 par laquelle la membrane est fixée dans le dispositif, et une partie intermédiaire 12 annulaire qui présente, en section diamétrale, une forme sensiblement en U. Cette partie en U n'est en contact avec aucune pièce du dispositif. Comme l'illustre la figure 1, la partie périphérique 11 de la membrane 1 comporte de préférence un joint annulaire d'étanchéité 13. Une fonction de la membrane 1 étant d'assurer l'étanchéité entre le liquide contenu dans la première chambre 2 et celui contenu dans la deuxième chambre 3, ce joint d'étanchéité 13 contribue à ce que cette fonction soit bien assurée par la membrane. Dans l'exemple illustré, des canaux 60, 61 sont prévus dans l'entretoise 6. Ces canaux comportent deux parties sensiblement perpendiculaires dont l'une débouche dans l'espace 2a entre le fond de la partie en U 12 et l'entretoise 6 et l'autre, dans l'orifice 6a de l'entretoise. La fonction de ces canaux 60 et 61 sera expliquée ultérieurement. On peut par ailleurs noter que la présence de l'entretoise 6 n'est pas nécessaire au fonctionnement du dispositif selon l'invention. Comme cela est illustré sur la figure 1, l'orifice 6a de l'entretoise 6 présente une taille réduite par rapport à la partie supérieure 2b de la chambre 2. Tout d'abord, ce resserrement dans la chambre 2 n'est pas obligatoire. De plus, l'entretoise pourrait être réalisée d'une pièce avec le reste du dispositif. On peut également constater que le poussoir 5 comporte des orifices latéraux 52, 53, dont le rôle sera expliqué dans la suite de la description. On va maintenant s'intéresser au fonctionnement du dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression qui vient d'être décrit, et ceci en référence aux figures 1 et 2. Dans la position illustrée à la figure 1, la membrane 1 est en position haute. Le poussoir 5 et le piston 4 sont également dans leur position respective haute. Lorsque le piston 4 est enfoncé dans la chambre 2 par des moyens appropriés, le liquide, tel que de l'huile, contenu dans la chambre 2 se déplace également, ce qui entraîne le déplacement vers le bas de la membrane 1. Ce déplacement de la membrane 1 s'effectue à l'encontre de la force de poussée exercée par les moyens élastiques 7. La membrane 1 vient alors dans la position basse illustrée à la figure 2. Grâce à la partie de guidage 51 du poussoir 5, laquelle coopère avec l'alésage 3a de la chambre 3, le poussoir peut guider le mouvement de la membrane dans la chambre 3. Du fait du déplacement de la membrane, le liquide contenu dans la chambre 6, par exemple de l'essence, est refoulé vers l'extérieur du dispositif. Les orifices 52, 53 pratiqués dans le poussoir 5 permettent d'évacuer le fluide contenu dans l'espace 3b entre le fond du U et la paroi de la chambre 3. Les moyens d'évacuation du liquide contenu dans la chambre 3 ne sont pas illustrés sur les figures. Lorsque le dispositif selon l'invention équipe une pompe à essence pour un moteur à injection directe, la chambre 3 débouche classiquement dans un collecteur qui est lui-même relié au moteur. Par ailleurs, à la sortie de la chambre 3 peut être prévu un clapet de pression qui n'est pas illustré sur les figures. Dans ce cas, le fluide contenu dans la chambre 3 n'est évacué que s'il a atteint une pression prédéterminée. Lorsque le poussoir passe à la position haute illustrée à la figure 1, la membrane 1 est de nouveau plaquée contre l'entretoise 6, grâce aux moyens élastiques 7. La membrane 1 se trouve alors dans la position haute illustrée à la figure 1. Lors du passage de la position basse à la position haute, la membrane est encore guidée dans son déplacement grâce à la partie de guidage 51 du poussoir 5. Lors de ce mouvement, la chambre 3 se remplit à nouveau de liquide tel que de l'essence, par des moyens appropriés qui ne sont pas illustrés. Lorsque la membrane 1 revient dans sa position haute, un volume de liquide de la première chambre est emprisonné entre l'entretoise 6 et le fond de la partie intermédiaire 12 en U, dans l'espace référencé 2a. La présence des canaux d'évacuation 60 et 61 permet l'écoulement du liquide depuis cet espace 2a jusque dans la partie supérieure 2b de la chambre de fluide 2. Ainsi, la présence de ces canaux d'évacuation permet d'éviter une surpression dans l'espace 2a qui serait préjudiciable au fonctionnement du dispositif. Lors des déplacements de la membrane entre la position haute illustrée à la figure 1 et la position basse illustrée à la figure 2, c'est essentiellement la partie intermédiaire 12 de la membrane qui subit une déformation. Le montage de la membrane dans l'enceinte est tel que le fond de la partie intermédiaire 12 en U n'est pas en contact avec les parois de l'enceinte ni avec aucune autre pièce du dispositif. Ainsi, la partie intermédiaire 12 peut se dérouler et s'enrouler librement au cours des déplacements de la membrane lors du fonctionnement du dispositif, sans que la partie périphérique 11 de la membrane ne subisse de traction. Ceci constitue une différence essentielle avec les membranes classiques qui travaillent essentiellement au niveau de leur fixation dans le dispositif. Pour minimiser les déformations de la membrane et donc les contraintes auxquelles elle est soumise, la membrane est de préférence montée dans le dispositif de telle sorte qu'à mi-course, c'est-à-dire à une position intermédiaire entre la position haute illustrée à la figure 1 et la position basse illustrée à la figure 2, la membrane présente sa forme à l'état libre, c'est-à- dire sans contraintes. De plus, pour limiter encore les efforts de traction, les parties de raccordement entre les parties constitutives de la membrane ont une forme particulière. Ainsi, la partie de raccordement 14 entre une branche de la partie intermédiaire 12 et la partie périphérique 11 présente une forme appropriée pour épouser la forme de la paroi 30 de la chambre 3. De même, la partie de raccordement 15 entre l'autre branche de la partie intermédiaire 12 et la partie centrale 10 présente une forme appropriée pour épouser celle du poussoir 5. On notera que les parties de raccordement 14 et 15 peuvent soit reposer librement sur les parties du dispositif dont elles épousent la forme, soit être adhérisées à ces dernières, par exemple par surmoulage. Comme illustré sur la figure 1, la membrane 1 est poussée contre l'entretoise 6 lorsqu'elle se trouve en position haute. L'orifice 6a ménagé dans l'entretoise 6 présente des arêtes vives qui peuvent provoquer des détériorations de la membrane. C'est pourquoi, dans l'exemple illustré à la figure 1, la partie centrale 10 de la membrane présente une forme en creux 10a qui permet d'éviter le contact entre la membrane et les arêtes de l'orifice 6a. Dans l'exemple illustré à la figure 3, un clapet rigide 8 est fixé sur la partie centrale 10 de la membrane. La présence de ce clapet 8 permet également d'éviter un contact direct entre la membrane 1 et les arêtes vives de l'entretoise 6, lorsque la membrane est en position haute. Lorsque ce clapet 8 est prévu, les canaux d'évacuation entre les parties 2a et 2b de la chambre 2 peuvent être réalisés dans le clapet 8 lui-même. Ces canaux consistent en des saignées, telles que celles référencées 8a sur la figure 3. L'épaisseur de la membrane est avantageusement plus faible dans la partie intermédiaire 12 en forme de U que dans les parties centrale 10 et périphérique 11. La raideur de la membrane dans la partie intermédiaire 12 est ainsi réduite de telle sorte que la partie intermédiaire 12 ne travaille qu'en déroulement. Par ailleurs, cette raideur plus faible évite de transmettre les efforts subis par la membrane dans cette partie intermédiaire, vers la partie périphérique fixée dans le dispositif. La description qui précède a été faite pour un dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression qui ne comprend qu'un piston 4. Dans le cas o un tel dispositif comprend plusieurs pistons, les membranes associées peuvent être rassemblées en un bloc unitaire. C'est ce qu'illustre la figure 4 qui montre un bloc de trois membranes 41, 42 et 43 qui sont reliées entre elles par des parois planes, de façon à former un bloc unitaire. Le dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression qui vient d'être décrit peut notamment servir à équiper une pompe à essence pour un moteur à injection directe. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée. i1 REVENDICATIONS 1. Membrane déformable, notamment pour un dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression, présentant une forme générale arrondie, caractérisée en ce qu'elle comporte, entre une partie centrale (10) et une partie périphérique (11), une partie intermédiaire (12) dont la section dans un plan transversal a une forme sensiblement en U. 2. Membrane selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente une forme générale circulaire, sa partie intermédiaire (12) étant annulaire et présentant une section sensiblement en U dans un plan diamétral. 3. Membrane selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que sa partie périphérique (11) comporte un joint d'étanchéité (13). 4. Dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression comprenant au moins une enceinte et une membrane (1) déformable de forme générale arrondie, cette membrane comportant une partie périphérique (11) par laquelle elle est fixée dans ladite enceinte pour définir une première (2) et une deuxième (3) chambres de fluide, caractérisé en ce que la membrane (1) comporte également, entre sa partie périphérique (11) et sa partie centrale (10), une partie intermédiaire (12) dont la section dans un plan transversal a une forme sensiblement en U, de telle sorte que ladite partie intermédiaire (12) est apte à s'enrouler et/ou se dérouler librement au cours des déplacements de la membrane, lors du fonctionnement du dispositif, sans que le fond de ladite partie intermédiaire (12) en U n'entre en contact avec ledit dispositif. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la membrane (1) est montée dans le dispositif de telle sorte qu'à mi- course, la membrane présente sa forme à l'état libre. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les parties de raccordement (14, 15) des branches de la partie intermédiaire (12) en U avec la partie centrale (10) et la partie périphérique (11) de la membrane (1) reposent sur des pièces (5, 30) du dispositif dont elles épousent la forme. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites parties de raccordement (14,15) sont adhérisées auxdites pièces (5,30) du dispositif dont elles épousent la forme, notamment par surmoulage. 8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'épaisseur de la partie intermédiaire (12) de la membrane est plus faible que celle de la partie centrale (10) et de la partie périphérique (11) de la membrane. 9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un poussoir (5) monté élastiquement dans la deuxième chambre (3) de fluide et fixé à la partie centrale (10) de la membrane (1). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit poussoir (5) comporte une partie de guidage (51) du déplacement de la membrane (1). 11. Dispositif selon l'une des revendications 4 à , caractérisé en ce que la membrane (1) présente des moyens pour éviter sa détérioration contre des arêtes vives de ladite enceinte, consistant notamment, dans sa partie centrale (10), en une forme creuse (10a) ou en un clapet rigide (8) fixé à la membrane. 12. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour évacuer le fluide de la première chambre (2) susceptible d'être emprisonné entre ladite enceinte et la partie intermédiaire en U (12) de la membrane, ces moyens étant notamment constitués par des canaux d'évacuation (60, 61; 8a) réalisés dans le dispositif lui-même ou encore dans ledit clapet (8). 13. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 12, caractérisé en ce que la partie périphérique (11) de la membrane (1) comporte un joint d'étanchéité (13). 14. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs membranes (41, 42, 43) formées d'un seul bloc. 15. Pompe telle qu'une pompe à essence pour un moteur à injection directe, équipée d'un dispositif de transmission d'un volume de fluide sous pression selon l'une des revendications 4 à 14.