Brevet FR2788567A1 — publié le 20000721

POMPE A HUILE A PLONGEUR La présente invention concerne une pompe à huile à plongeur dans laquelle un plongeur effectue un mouvement de rotation et un mouvement de va-et-vient à l'intérieur d'un corps pour effectuer une action de pompage. Jusqu'à présent, pour la circulation d'une huile de lubrification ou analogue, on utilisait une pompe à huile à plongeur. La pompe à huile à plongeur est disposée à l'intérieur d'un corps avec un plongeur pouvant effectuer un mouvement de rotation et un mouvement de va-et-vient. Une force de rotation d'un vilebrequin est transmise au plongeur pour faire tourner le plongeur, et, en même temps, le plongeur peut effectuer un mouvement de va-et- vient grâce à une came fixée à la pointe du plongeur. De l'huile est aspirée et déchargée par ces mouvements de ro- tation et de va-et-vient du plongeur. Dans la pompe à huile à plongeur, de l'aluminium, qui a un faible poids et qui est peu coûteux, était généralement utilisé, jusqu'à présent, comme matériau du corps, tandis qu'un matériau en acier, ayant une résistance à l'usure élevée pour s'engre- ner avec une vis sans fin d'entraînement, était jusqu'à présent utilisé comme matériau du plongeur. Toutefois, lorsque la température de la pompe à huile à plongeur augmente en fonction d'une augmentation de la température interne d'une chambre de moteur, l'espace en- tre les parties de contact du corps et du plongeur devient plus grand, parce que le coefficient de dilatation thermi- que de l'aluminium constituant le matériau du corps et ce- lui de l'acier constituant le matériau du plongeur sont différents. En résultat, de l'huile fuit à partir de l'es- pace entre les parties de contact, donnant lieu au pro- blème qui est que la capacité de refoulement d'huile de la pompe est détériorée. Pour éliminer le problème précédemment cité, on a pro- posé une pompe à huile à plongeur dans laquelle le plon- geur, constitué jusqu'à présent d'un corps d'une seule pièce, est séparé en deux éléments, qui sont un élément d'entraînement pour la conversion en mouvements de rota- tion et de va-et-vient, et un élément de pompage pour l'exécution d'une action de pompage. Comme le plongeur est ainsi séparé en ces deux éléments, l'élément de pompage peut être formé en utilisant le même matériau que pour le corps afin d'empêcher l'espace entre les parties de con- tact du corps et de l'élément de pompage de devenir impor- tant à cause d'un changement thermique, grâce à quoi on peut empêcher la détérioration de la capacité de refoule- ment d'huile. Un plongeur ayant une telle construction séparée en deux éléments est montré dans les figures 7 à 9. Par exem- ple, un cylindre 12 est formé à l'intérieur d'un corps 10 réalisé en aluminium, et un plongeur 14 est reçu dans le cylindre 12 de façon à pouvoir tourner et coulisser. Le plongeur 14 se compose de deux éléments qui sont un élé- ment de pompage 16 formé d'un alliage d'aluminium, par exemple, et un élément d'entraînement 18, formé d'acier, par exemple. Un orifice d'aspiration 20 et un orifice de refoule- ment 22 sont formés dans le corps 10, tandis que dans l'élément de pompage 16 est formée une chambre de pompage 24 qui rentre en communication à la fois avec un orifice d'aspiration et un orifice de refoulement 22 selon la ro- tation de l'élément de pompage 16. Sur la surface périphérique extérieure de l'élément d'entraînement 18 est formé un engrenage 26 au moyen d'une machine à fraise-vis-mère développante. L'engrenage 26 qui est formé au moyen de la machine à fraise-vis-mère déve- loppante s'engrène avec une vis sans fin d'entraînement 28 qui sert de moyens d'entraînement pour le transfert d'une force de rotation d'un vilebrequin (non représenté) ou analogue. Comme montré dans les figures 8 et 9, une encoche 30 s'étendant jusqu'à une surface de paroi extérieure est formée dans une face d'extrémité de l'élément de pompage 16 sur le côté opposé à l'élément d'entraînement 18, tan- dis qu'une saillie 32 destinée à s'emboîter dans l'encoche est formée sur une face d'extrémité de l'élément d'en- trainement 18 sur le côté opposé à l'élément de pompage 16. L'élément de pompage 16 et l'élément d'entraînement 18 sont disposés à l'intérieur du corps 10 dans un état em- boîté de la saillie 32 dans l'encoche 30. L'élément d'entraînement 18 est formé avec une came 34 sur le côté opposé à l'élément de pompage 16, et une bro- che 36 fixée au corps 10 est disposée dans une position o elle vient en contact avec la came 34. Un ressort 38 pour pousser l'élément de pompage 16 et l'élément d'entraîne- ment 18 vers la broche 36 est disposé à l'intérieur du corps 10. Avec le ressort 38, la came 34 est maintenue en contact avec la broche 36. Lors de la rotation de la vis sans fin d'entraînement 28, l'élément d'entraînement 18 tourne à l'intérieur du cylindre 12, et l'élément de pompage 16 tourne également à travers la partie engrenée de la saillie 32 de l'élément d'entraînement 18 avec l'encoche 30 de l'élément de pom- page 16. De plus, avec la rotation de l'élément d'entraî- nement 18, l'élément d'entraînement 18 et l'élément de pompage 16 effectuent un va-et-vient axial sous l'action tout à la fois de la came 34 et du ressort 38. Dans la pompe à huile à plongeur montrée dans les fi- gures 7 à 10, on suppose que la longueur totale du plon- geur 14 en contact avec le corps 10 est de X0, que la lon- gueur totale de l'élément de pompage 16 en contact avec le corps 10 est de XI, que la longueur de contact efficace de l'élément de pompage 16 en contact avec le corps 10 est de X2, et que la longueur de l'élément d'entrainement 18 est de X3. Par conséquent, X0 = Xi + X3. Comme il se produit une fuite d'huile à travers l'en- coche 30, la longueur X2 est une longueur ne comprenant pas l'encoche 30, et elle est par conséquent inférieure à Xl. Pour diminuer la fuite d'huile à partir de l'espace entre le corps 10 et la chambre de pompage 16, il est souhaita- ble que la longueur de contact efficace X2 de l'élément de pompage 16 en contact avec le corps 10 soit aussi grande que possible. Si la longueur X2 est réalisée de façon à être grande en fonction de cette exigence, il se fait jour la nécessité que la longueur totale Xl de l'élément de pom- page 16 en contact avec le corps 10 soit également grande. Du fait de la récente demande de réduction supplémen- taire de taille de la pompe à huile à plongeur, il est né- cessaire d'augmenter la longueur de contact efficace X2 de l'élément de pompage 16 sans augmenter la longueur totale X0 du plongeur. Si la longueur de contact efficace X2 de l'élément de pompage 16 est établie à une longueur désirée pour laquelle la fuite d'huile est diminuée, la longueur totale Xl de l'élément de pompage 16 devient également plus grande. Si la longueur totale X0 du plongeur est inchangée, la longueur X3 (X3 = XO - X1) de l'élément d'entraînement 18 doit, inévitablement, être courte. Autrement dit, si X2 est établie à une longueur pour laquelle la fuite d'huile est diminuée, la longueur X3 de l'élément d'entraînement 18 est restreinte à une longueur courte. Dans la plage de cette longueur restreinte X3, l'engrenage 26 est formé sur l'élément d'entraînement 18 au moyen d'une machine à fraise-vis-mère développante 40 montrée en figure 10. La longueur a d'une partie d'engre- nage incomplète dans l'engrenage 26 formé par la machine à fraise-vis-mère développante 40 est grande, et, par consé- quent, avec l'élément d'entraînement 18 ayant la longueur restreinte X3, on ne peut réaliser qu'une seule partie de palier 42. Avec une seule partie de palier 42 de l'élément d'en- traînement 18, la partie du corps 10 qui est en contact avec l'élément d'entraînement 18 subit une usure du fait de l'ondulation de l'élément d'entraînement 18 durant la rotation, et il se produit un défaut tel qu'un défaut de rotation. Si une autre partie de palier est formée dans l'élément d'entraînement 18 (un total de deux parties de palier sont formées), la longueur de l'élément d'entraîne- ment 18 devient plus grande, d'une longueur correspondant à la longueur d'une partie de palier additionnelle, ce qui rend par conséquent impossible de satisfaire à la demande de réduction de taille (parce que la longueur totale du plongeur devient supérieure à x0). La présente invention a été accomplie à la lumière des problèmes mentionnés ci-dessus, et un objet de l'invention est de procurer une pompe à huile à plongeur comportant un plongeur qui est séparé en deux éléments, un élément de pompage et un élément d'entraînement, et qui soit capable de satisfaire à la demande de réduction de taille sans augmenter la longueur totale du plongeur, et qui soit éga- lement capable d'augmenter la longueur de contact efficace de l'élément de pompage en contact avec un corps, de façon à empêcher par conséquent la détérioration de la capacité de refoulement de la pompe, et d'assurer de bonnes perfor- mances de fonctionnement de l'élément d'entraînement en réalisant deux parties de palier dans l'élément d'entrai- nement. Selon la présente invention, pour résoudre les problè- mes mentionnés ci-dessus, on propose une pompe à huile à plongeur comportant un corps, un plongeur renfermé à l'in- térieur du corps de façon à pouvoir tourner et effectuer un mouvement de va-et-vient, un orifice d'aspiration et un orifice de refoulement formés tous deux dans le corps, une chambre de pompage formée dans le plongeur et adaptée pour communiquer alternativement avec l'orifice d'aspiration et l'orifice de refoulement en fonction de la rotation du plongeur, un engrenage formé sur une surface extérieure du plongeur et une came formée sur une face d'extrémité du plongeur, l'engrenage tournant sous l'actionnement de moyens d'entraînement, de façon à faire effectuer par con- séquent au plongeur un mouvement de rotation et un mouve- ment de va-et-vient, caractérisée en ce que le plongeur est composé de deux éléments qui sont un élément de pom- page comprenant une chambre de pompage et un élément d'en- traînement comprenant l'engrenage et la came, l'élément de pompage étant formé à l'aide du même matériau que le corps, l'élément d'entraînement étant formé à l'aide d'un matériau ayant une résistance à l'usure supérieure à celle du matériau du corps, en ce qu'une cavité n'atteignant pas une paroi extérieure est formée dans une face de l'un ou l'autre de l'élément de pompage et de l'élément d'entrai- nement, opposée à une face de l'autre des éléments, tandis qu'une saillie destinée à s'emboîter dans la cavité est formée dans la face de l'autre des éléments, en ce que l'engrenage de l'élément d'entraînement est formé par rou- lage, et en ce que l'élément d'entrainement est muni de deux parties de palier qui viennent en contact avec le corps. La présente invention sera décrite ci-dessous en se référant aux dessins. La figure 1 est une vue en coupe montrant une pompe à huile à plongeur selon une réalisation de la présente in- vention; la figure 2 est une vue en coupe d'un élément de pom- page montré en figure 1; la figure 3 est une vue en coupe prise sur la ligne A- A de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe d'un élément d'en- traînement montré en figure 1; la figure 5 est une vue en coupe prise sur la ligne B- B de la figure 4; la figure 6 est une vue de face montrant une matrice de roulage pour former un engrenage sur l'élément d'en- traînement; la figure 7 est une vue en coupe d'une pompe à huile à plongeur classique; la figure 8 est une vue en coupe prise sur la ligne C- C d'un élément de pompage montré en figure 7; la figure 9 est une vue de face d'un élément d'entrai- nement montré en figure 7; et la figure 10 est une vue de face montrant une machine à fraise-vis-mère développante pour former un engrenage sur l'élément d'entraînement. La figure 1 est une vue en coupe montrant une pompe à huile à plongeur selon une réalisation de la présente in- vention. En figure 1, des numéros de référence identiques à ceux de la figure 7 représentent des parties identiques à celles de la figure 7. Un plongeur 50 est composé de deux éléments qui sont un élément de pompage 52 formé à l'aide du même matériau que le corps 10 et un élément d'entraînement 54 formé à l'aide d'un matériau tel qu'un acier ayant une résistance à l'usure supérieure à celle du matériau du corps 10. Comme montré dans les figures 2 et 3, une cavité 56 (qui n'est pas une encoche) n'atteignant pas une paroi ex- térieure est formée dans une face d'extrémité de l'élément de pompage 52 opposée à l'élément d'entraînement 54, tan- dis qu'une saillie 58 destinée à s'emboîter dans la cavité 56 est formée sur une face d'extrémité de l'élément d'en- traînement 54 opposée à l'élément de pompage 52. L'élément de pompage 52 et l'élément d'entraînement 54, dans un état mutuellement engrené de la cavité 56 et de la saillie 58 respectives, sont reçus dans un cylindre 12 du corps 10. Avec la rotation de l'élément d'entraînement 54, l'élément de pompage 52 tourne également à travers la partie engre- née de la saillie 58 et de la cavité 56, et, par ailleurs, l'élément d'entraînement 54 et l'élément de pompage 52 ef- fectuent un mouvement de va-et-vient. Sur la surface périphérique extérieure de l'élément d'entraînement 54 est formé un engrenage 60 par roulage, et des parties de palier 62 et 64 sont formées sur les deux côtés de l'engrenage 60. Une matrice de roulage 66 pour former l'engrenage 60 sur l'élément d'entraînement 54 est montrée en figure 6. Le roulage est un procédé de for- mation d'une vis ou un engrenage à l'aide d'un outil de roulage tel que la matrice de roulage 66, par usinage à froid ou à chaud. On utilise comme matériau pour l'élément d'entraîne- ment 54 un matériau ayant une résistance à l'usure élevée, parce que l'engrenage 60 est formé sur celui-ci. Lors- qu'une augmentation supplémentaire de la résistance à l'usure est requise, l'élément d'entraînement 54 est sou- mis à un traitement d'amélioration de la dureté, tel que la cémentation. Egalement, dans la présente invention, comme dans la technique existante, la longueur totale de la partie o le plongeur 50 vient en contact avec le corps 10 est supposée être de X0, par exemple, à cause de la récente demande de réduction de taille de la pompe à huile à plongeur, et dans le but de faciliter la comparaison avec le plongeur classique. De plus, la longueur totale de la partie de contact de l'élément de pompage 52 en contact avec le corps 10 est supposée être de X1, par exemple, ce qui est identique à la technique existante, et la longueur totale de la partie de contact de l'élément d'entraînement 54 en contact avec le corps 10 est supposée être de X3, par exem- ple, comme dans la technique existante. Comme l'élément de pompage 52 n'est pas formé avec une encoche, la paroi extérieure vient en contact avec la pa- roi intérieure du corps 10 sur toute la longueur X1. Par conséquent, la longueur de contact efficace de l'élément de pompage 52 en contact avec le corps 10 dans la présente invention devient égale à X1, ce qui est supérieur à la longueur de contact efficace X2 dans la technique existante (figure 7), ce qui permet par conséquent de diminuer la fuite d'huile par rapport à celle de la technique exis- tante. Dans le cas o le matériau de l'élément de pompage 52 est un alliage d'aluminium, il est préférable que l'élément de pompage 52 soit soumis à un traitement de durcissement de surface tel qu'un traitement d'anodisation de l'aluminium pour diminuer l'usure. A la condition que X0 soit constante, il est souhaita- ble que la longueur de l'élément de pompage 52 soit aussi grande que possible, tout en tenant compte de la relation à la longueur de l'élément d'entraînement 54. Dans l'élément d'entraînement 54, deux parties de pa- lier 62 et 64 sont formées sur les deux côtés de l'engre- nage 60 qui a été formé par roulage. La longueur b d'une partie d'engrenage incomplète de l'engrenage 60 formé par roulage est inférieure à la longueur a d'une partie d'en- grenage incomplète de l'engrenage formé par la machine à fraise-vis- mère développante, ce qui fait que, même si la longueur de l'élément d'entraînement 54 est de X3 (X3 = XO - Xl), comme dans la technique existante, il devient possible de former deux parties de palier 62 et 64 dans l'élément d'entrainement 54. Par conséquent, dans la présente inven- tion, avec l'engrenage 60 formé par roulage, il est possi- ble de former deux parties de palier 62 et 64 dans l'élé- ment d'entraînement 54, et, par conséquent, il est possi- ble d'empêcher l'apparition d'ondulation et d'usure de la partie de contact, et, par conséquent, de garantir de bon- nes performances de fonctionnement de l'élément d'entraî- nement 18. Si seulement l'élément d'entraînement 54 peut être formé avec l'engrenage 60 et les deux parties de palier 62 et 64, alors, en rendant la longueur de l'élément d'en- traînement 54 aussi réduite que possible et en rendant la longueur de l'élément de pompage 52 d'autant plus grande, il devient possible de rendre la longueur de contact effi- cace de l'élément de pompage 52 en contact avec le corps encore plus grande, de façon à diminuer encore davan- tage la fuite d'huile. Selon la pompe à huile à plongeur représentant la pré- sente invention, comme exposé ci-dessus, il est possible de rendre la longueur de contact efficace de l'élément de pompage en contact avec le corps plus grande que dans la technique existante sans augmenter la longueur totale du plongeur comprenant tout à la fois l'élément de pompage et l'élément d'entraînement, et il est par conséquent possi- ble d'empêcher de plus la fuite d'huile à partir de l'es- pace défini par la partie de contact, et d'empêcher de plus la détérioration de la capacité de refoulement d'huile de la pompe. De plus, en formant l'engrenage de l'élément d'entraî- nement par roulage, la longueur d'une partie d'engrenage incomplète de l'engrenage peut être raccourcie, de façon à permettre par conséquent la formation de deux parties de 1 1 palier dans l'élément d'entraînement, grâce à quoi il est possible de diminuer l'apparition d'ondulation et d'usure de la partie de contact et de garantir de bonnes perfor- mances de fonctionnement de l'élément d'entraînement. REVENDICATION 1. Pompe à huile à plongeur comprenant un corps (10), un plongeur (50) renfermé à l'intérieur dudit corps de fa- çon à pouvoir tourner et effectuer un mouvement de va-et- vient, un orifice d'aspiration (20) et un orifice de re- foulement (22) formés tous deux dans ledit corps, une chambre de pompage formée dans ledit plongeur et adaptée pour communiquer alternativement avec ledit orifice d'as- piration et ledit orifice de refoulement en fonction de la rotation dudit plongeur, un engrenage formé sur une sur- face extérieure dudit plongeur et une came formée sur une face d'extrémité dudit plongeur, ledit engrenage tournant sous l'actionnement de moyens d'entraînement (54), de fa- çon à faire effectuer par conséquent audit plongeur un mouvement de rotation et un mouvement de va-et-vient, ca- ractérisée en ce que ledit plongeur est composé de deux éléments qui sont un élément de pompage (52) comprenant une chambre de pompage et un élément d'entraînement (54) comprenant ledit engrenage et ladite came, ledit élément de pompage étant formé à l'aide du même matériau que ledit corps, ledit élément d'entraînement étant formé à l'aide d'un matériau ayant une résistance à l'usure supérieure à celle du matériau dudit corps, en ce qu'une cavité (56) n'atteignant pas une paroi extérieure est formée dans une face de l'un ou l'autre dudit élément de pompage et dudit élément d'entraînement, opposée à une face de l'autre desdits éléments, tandis qu'une saillie (58) destinée à s'emboîter dans ladite cavité est formée dans la face de l'autre desdits éléments, en ce que ledit engrenage dudit élément d'entraînement est formé par roulage, et en ce que ledit élément d'entraînement est muni de deux parties de palier qui viennent en contact avec ledit corps.