Brevet FR2772839A1 — publié le 19990625

L'invention concerne une pompe à carburant, notamment essence, en particulier pour l'injection directe du carburant dans un moteur à combustion interne, un groupe électro-pompe comportant une telle pompe et un véhicule automobile équipé d'un tel groupe électro-pompe. Les pompes d'injection d'essence que l'on utilise jusqu'à présent sont du type à piston mobile selon un mouvement rectiligne de va-et-vient. Ces pompes présentent l'inconvénient d'être relativement encombrante et pour les véhicules dans lesquels la pompe est entraînée par le moteur thermique, il s'ajoute à cet inconvénient notamment la contrainte d'une pompe de gavage. La présente invention a pour but de proposer une pompe du type indiqué plus haut qui pallie les inconvénients qui viennent d'être énoncés, de l'état de la technique. Pour atteindre ce but, la pompe est caractérisée en ce qu'elle est une pompe hydraulique à engrenage comprenant un carter délimitant une cavité dans laquelle sont montés rotatifs dans des sens opposés, deux pignons engrenant l'un l'autre, des chambres d'entrée et de refoulement de fluide hydraulique étant prévues de part et d'autre de la zone d'engrenage des pignons et en ce qu'elle est pourvue de moyens d'étanchéité périphériques au carburant entre les chambres d'entrée et de refoulement de celui-ci, supplémentaires en fonction de la diminution de la viscosité du fluide hydraulique. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens d'étanchéité périphériques sont réalisés par l'augmentation du nombre des dents des pignons. Selon une autre caractéristique de l'invention, les paliers des pignons sont réalisés en un matériau de faible usure et à bas coefficient de frottement, tel qu'un matériau à base de carbone, en céramique ou aluminium à revêtement à plasma. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pompe est une pompe à paliers mobiles compensés en pression pour une injection haute pression. Le groupe électro-pompe selon l'invention est caractérisé en ce qu'il utilise une pompe selon l'invention. Selon une caractéristique de l'invention, le groupe comporte un moteur électrique sans balais. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, I'arbre menant de la pompe est accouplé à l'arbre du moteur par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement comportant un boîtier creux interposé entre le carter de la pompe et un flasque avant du moteur et l'ensemble formé par l'assemblage de la pompe, du dispositif d'accouplement et du moteur forme un bloc compact. Selon encore une caractéristique de l'invention, I'arbre menant de la pompe est axialement aligné avec l'arbre moteur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, I'espace interne du boîtier du dispositif d'accouplement comporte le mécanisme d'accouplement et l'électronique de commande du moteur. Le véhicule automobile selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est équipé d'un groupe électro-pompe selon l'invention. Selon une caractéristique de l'invention le groupe électro-pompe est susceptible d'être placé à proximité ou à l'intérieur du réservoir à essence dans un véhicule automobile à moteur à combustion interne. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemples illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue latérale, avec coupe partielle, d'un groupe électro-pompe selon la présente invention; - la figure 2 est une vue latérale selon un angle décalé de 90" par rapport à la figure 1, avec coupe partielle le long de la ligne ll-ll de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de dessus, avec coupe partielle, du groupe électro-pompe selon la figure 2, et - la figure 4 est une vue de détail, à plus grande échelle de la partie en coupe hachurée de la figure 3. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif la présente invention dans son application à un groupe électro-pompe pour l'injection à haute pression de l'essence dans un moteur à combustion interne. En se reportant aux figures 1 et 2, on constate que le groupe électro-pompe selon l'invention comporte une pompe à engrenage 1, un moteur électrique 2 destiné à entraîner la pompe par l'intermédiaire d'un dispositif 3 d'accouplement de la pompe au moteur. La pompe 1 comprend essentiellement un carter creux 5, dont la cavité présente une section transversale ovoïde 6. Dans cette cavité sont montés rotatifs, dans des sens de rotation opposés, deux pignons 7, 8 engrenant l'un l'autre. Les deux pignons sont supportés par des paliers 9, 10 mobiles compensés en pression tels que décrits dans le brevet français N" 2 543 229 qui appartient à la demanderesse. Dans cette cavité débouchent des canaux d'entrée il et de refoulement 12, avec des chambres d'entrée et de refoulement 13, 14 situées de part et d'autre de la zone d'engrènement 15. L'un des deux pignons, à savoir le pignon 7, est solidaire en rotation de l'arbre 17 qui constitue l'arbre menant et fait saillie de la pompe, tandis que le pignon mené 8 est solidaire en rotation de l'arbre 18 inclu à l'intérieur de la pompe. Etant donné que les détails de la structure de la pompe ne font pas partie de la présente invention, ils ne sont pas décrits ci-après. Une description détaillée d'une telle structure se trouve dans le brevet français N" 2 543 229 susmentionné. Une particularité de la pompe selon l'invention réside dans le fait qu'elle est utilisée comme pompe pour injecter un fluide d'une faible viscosité, tel que de l'essence, dans la chambre de combustion d'un moteur thermique. Or, on comprend aisément que l'efficacité de la pompe dépend de l'étanchéité périphérique entre les pignons et le carter, c'est à dire notamment le long de la face interne de la cavité sur laquelle glissent les dents des pignons qui sont indiqués en 18. Cette étanchéité ne pose pas de problème tant que la viscosité du fluide est suffisante. Par contre, ce problème d'étanchéité est particulièrement accru dans le cas présent, où le fluide est constitué par de l'essence dont la viscosité est très faible. La présente invention propose une solution à ce problème. Cette solution consiste à prévoir à l'intérieur de la cavité de la pompe des moyens d'étanchéité supplémentaires par rapport aux pompes à engrenage connues. II s'est avéré que cet effet peut être obtenu en augmentant le nombre des dents, ce qui entraîne l'augmentation souhaitée de l'étanchéité périphérique le long de la face interne de la cavité et aussi au niveau de l'engrènement des dents dans la zone 15. A titre d'exemple, les pignons comportent 23 dents, ce qui donne un module de 0,652, défini essentiellement par le rapport de l'entre-axe des pignons au nombre des dents. A titre de comparaison, les pompes connues, fonctionnant par exemple avec de l'huile, possède, pour un même entre-axe, un nombre de Il à 13 dents. Bien entendu, le nombre des dents est à choisir selon le type du fluide hydraulique. II s'est avéré qu'il existe un nombre optimal au-delà duquel se produisent des phénomènes préjudiciables à la pompe, tels que par exemple une diminution de la résistance mécanique des dents et des problèmes vibratoires entraînant une augmentation désagréable du bruit produit par la pompe. Une autre particularité de l'invention réside dans le fait que les paliers 9, 10 de support des pignons 7, 8 sont réalisés en un matériau de faible usure, tel que par exemple un matériau à base de carbone, en céramique, en aluminium à revêtement plasma. Ces paliers permettent de résoudre les problèmes d'usure qui surviennent avec de l'essence qui est un fluide très peu lubrifiant. En proposant comme pompe à essence une pompe à engrenage, I'invention permet de réaliser un groupe électro-pompe d'une structure très compacte grâce à la possibilité d'accoupler directement l'arbre menant 17 de la pompe 1 à l'arbre de sortie 20 du moteur 2, à l'aide de moyens d'accouplement 21 disposés à l'intérieur du boîtier 3. Ce dernier, de forme générale cylindrique, est monté par une de ses faces frontales sur la bride avant 23 du moteur et porte sur son autre face frontale extérieure la pompe 1 qui y est fixée à l'aide de vis 24. L'arbre menant 17 de la pompe et l'arbre moteur 20 du moteur électrique s'étendent dans la cavité 25 du boîtier 3 de façon à se trouver mutuellement en regard à l'intérieur d'un embout tubulaire axial interne 27 faisant saillie de la paroi frontale supérieure du boîtier 3, qui porte la pompe. Les moyens d'accouplement 21 des deux arbres se trouvent à l'intérieur de l'embout et celui-ci comporte un joint d'étanchéité annulaire 28 interposé entre l'extrémité interne de la face interne de l'embout et l'arbre moteur 20. L'espace interne 25 du boîtier d'accouplement 3 loge en outre l'électronique de commande du moteur 2, le dispositif de connexion électrique étant indiqué en 30. Encore une autre particularité de l'invention réside dans le fait que le moteur électrique 2 est un moteur sans balais avec contrôleur de commutation intégré. Le moteur peut être adapté pour pouvoir fonctionner à toutes tensions appropriées telles que par exemple à 12 ou 42 volts. La vitesse du moteur peut être pilotée indépendamment de la vitesse du moteur thermique, en fonction des conditions de démarrage du moteur, de la quantité d'essence injectée et la pression d'injection en cas de pilotage de la pression. L'invention telle que décrite présente de nombreux avantages. L'utilisation d'une pompe à essence du type à engrenage permet de réduire considérablement les dimensions de la pompe et assure l'obtention d'un groupe électro-pompe d'une structure compacte peu encombrante. L'intérêt de l'entraînement de la pompe par un moteur électrique réside dans le fait que la pompe peut être désaccouplée du moteur thermique. II est donc possible de piloter la vitesse de rotation de la pompe indépendamment de la vitesse du moteur thermique et d'optimiser le débit en fonction du besoin réel en quantité d'essence injectée. L'emploi d'un moteur sans balais présente, par rapport à un moteur à balais, les avantages d'une meilleure endurance (pas d'usure des balais) et de meilleurs temps de réponse. L'assemblage décrit de la pompe et de son moteur d'entraînement électrique sous forme d'un groupe électropompe compact assure une liberté de disposition de ce groupe et donne la possibilité de supprimer la pompe de gavage si le groupe est placé dans le réservoir d'essence où à proximité de celui-ci. II est à noter que la présente invention ne concerne pas seulement un groupe électro-pompe tel que représenté mais également la pompe séparément. REVENDICATIONS 1. Pompe à carburant, notamment essence, en particulier pour l'injection directe du carburant dans un moteur à combustion interne, caractérisée en ce qu'elle est une pompe hydraulique à engrenage (1) comprenant un carter (3) délimitant une cavité dans laquelle sont montés rotatifs dans des sens opposés, deux pignons (7, 8) engrenant l'un l'autre, des chambres d'entrée (11) et de refoulement (12) de fluide hydraulique étant prévues de part et d'autre de la zone d'engrenage (15) des pignons (7, 8) et en ce qu'elle est pourvue de moyens d'étanchéité périphériques au carburant entre les chambres d'entrée et de refoulement (11, 12) de celui-ci, supplémentaire en fonction de la diminution de la viscosité du fluide hydraulique. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité périphériques sont réalisés par un nombre augmenté des dents (18) des pignons (7, 8). 3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que les paliers (9, 10) des pignons (7, 8) sont réalisés en un matériau de faible usure et à bas coefficient de frottement, tel qu'un matériau à base de carbone, en céramique ou aluminium à revêtement plasma. 4. Pompe selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce la pompe (1) est une pompe à paliers mobiles (9, 10) compensés en pression pour une injection haute pression. 5. Groupe électro-pompe, caractérisé en ce que qu'il comprend une pompe (1) selon l'une des revendications 1 à 4. 6. Groupe électro-pompe selon la revendication 5, caractérisé en que le groupe comporte un moteur électrique (3) sans balais. 7. Groupe électro-pompe selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que l'arbre menant (17) de la pompe (1) est accouplé à l'arbre (20) du moteur (2) par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement (3) comportant un boîtier creux interposé entre le carter (5) de la pompe (1) et un flasque (23) avant du moteur (2), et l'ensemble formé par l'assemblage de la pompe (1), du dispositif d'accouplement (3) et du moteur (2) forme un bloc compact. 8. Groupe électro-pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'arbre menant (17) de la pompe (1) est axialement aligné avec l'arbre moteur (20). 9. Groupe électro-pompe selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le moteur sans balais (3) comporte un contrôleur de commutation qui est intégré. 10. Groupe électro-pompe selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que l'espace interne (25) du boîtier (3) comporte le mécanisme d'accouplement (21) et l'électronique de commande du moteur. 11. Véhicule automobile à moteur à combustion interne à injection directe de carburant, caractérisé en ce qu'il comporte un groupe électro-pompe selon l'une des revendications 5 à 10. 12. Véhicule automobile selon la revendication 11, caractérisé en ce que la vitesse de la rotation de la pompe (1) est pilotée indépendamment de la vitesse du moteur thermique. 13. Véhicule automobile à moteur à combustion interne selon l'une revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le groupe électro-pompe est susceptible d'être placé à proximité ou à l'intérieur du réservoir à essence du véhicule.