Brevet FR2797471A1 — publié le 20010216

Etat de la technique: L'invention concerne une pompe à haute pression monocylindre pour l'alimentation d'un système d'injection à rampe commune d'un moteur à combustion interne, comprenant un élément de pompe logé dans un corps de pompe, avec un piston de pompe entraîné dans un cylindre de pompe contre la force de précontrainte d'un ressort de compression, suivant un mou- vement alternatif par une came à l'extrémité du piston, pour fournir du carburant à haute pression à une rampe commune. Dans une telle pompe à haute pression monocylin- dre, pendant le fonctionnement, on rencontre des forces laté- rales engendrées par la came, forces dirigées transversalement à l'axe longitudinal du piston de la pompe. Ces forces latérales peuvent conduire au basculement ou grip- page du piston dans le cylindre de la pompe. La présente invention a pour but de développer une pompe à haute pression monocylindre correspondant au type défini ci-dessus et offrant une durée de vie augmentée, en évitant les basculements et le grippage du piston dans le cy- lindre. A cet effet, l'invention concerne une pompe à haute pression monocylindre du type défini ci-dessus caracté- risée en ce que l'extrémité du piston de pompe tournée vers la came d'entraînement est guidée de manière libre sur une bille. Grâce à la coupelle guidée dans le corps de la pompe, on peut découpler en partie les forces de basculement produites pendant le fonctionnement et agissant sur le piston de la pompe. Les essais faits dans le cadre de la présente in- vention ont toutefois montré que les résultats obtenus grâce au guidage de la coupelle étaient susceptibles de perfection- nement. En général, le jeu du piston de la pompe dans son cylindre est très faible pour des raisons de rendement (de 3 à 6 pm). Le jeu de la coupelle dans le corps de la pompe est comparativement important. De plus, il peut arriver que pour des raisons de tolérance, la coupelle présente une direction de mouvement légèrement différente de la direction de mouve- ment du piston de la pompe. C'est pourquoi, malgré l'utilisation d'une coupelle, on peut avoir un certain bascu- lement du piston de la pompe par rapport à la paroi du cylin- dre. L'amplitude de la force de basculement est proportionnelle au frottement du talon du piston de la pompe contre la coupelle. Grâce à l'invention, en interposant une bille, on convertit le mouvement de glissement radial du piston du fait des tolérances contre le fond de la coupelle en un mouvement de roulement. On réduit ainsi considérablement l'effet radial de la force sur le piston de la pompe en cours de fonctionne- ment. Il en résulte l'avantage de minimiser l'usure au niveau du piston de la pompe et de son cylindre. Un mode de réalisation particulièrement avanta- geux prévoit de guider la bille à l'intérieur d'une coupelle, qui est logée à l'extrémité du piston de pompe tournée vers la came d'entraînement mobile en va-et-vient dans le corps de pompe et qui comporte un fond tourné vers la came d'entraînement. La combinaison de la bille et de la coupelle s'est avérée particulièrement avantageuse dans le cadre de la présente invention. Au niveau du piston de la pompe et de son cylindre, on rencontre une usure de la chemise considérable- ment réduite. C'est pourquoi, le fonctionnement demande moins d'énergie pour la compression et le rendement global de la pompe à haute pression en est amélioré. D'une manière particulièrement avantageuse, la coupelle a la forme d'un cylindre de section circulaire et son fond comporte une cavité pour la bille. Cela permet un guidage simple de la bille. Le montage reste ainsi également dans des limites précises pour ce type de réalisation. En va- riante, on peut envisager de guider la bille dans une cage fixée à la base du piston de pompe. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, la paroi périphérique du cylindre circulaire comporte vers le fond plusieurs ouvertures répar- ties régulièrement. Les ouvertures permettent le passage de l'agent de lubrification et augmentent ainsi encore plus la fiabilité de la pompe à haute pression monocylindre selon l'invention. Un mode de réalisation particulièrement intéres- sant de l'invention prévoit que la dureté et le diamètre de la bille sont adaptés à la pression de Hertz produite en cours de fonctionnement. La dureté de la matière de la bille et les dimensions de la bille doivent être conçues pour que la loi de la pression de Hertz au niveau des points de con- tact reste dans les limites acceptables. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématique dans les dessins annexés, dans les- quels l'unique figure est une vue en coupe longitudinale d'une pompe à haute pression monocylindre selon l'invention. Selon la figure, la pompe à haute pression com- prend un corps 1 fixé au bloc 2 d'un moteur à combustion in- terne. Un passage traversant 3 du corps de pompe 1 comporte un cylindre de pompe 4 logeant un piston 5 à mouvement alter- natif. L'extrémité 6 inférieure du piston de pompe 5 selon la figure est précontrainte contre une came 8 d'un arbre à cames par un ressort de compression 7. L'extrémité 6 du piston de pompe 5 n'est pas ap- pliquée directement contre la came 8. Entre l'extrémité 6 du piston de pompe et la came 8, il y a une bille 20 logée dans une cavité 23 du fond 22 d'une coupelle 21. Un cylindre 19 est relié au fond 22 de la coupelle 21; ce cylindre est gui- dé en coulissement axial par sa surface périphérique exté- rieure dans le corps 1 de la pompe. L'extrémité du cylindre 19 du côté du fond 22 comporte plusieurs ouvertures 24, 25 servant au passage de l'agent lubrifiant. Pour tenir la coupelle 21 et la bille 20 appli- quées contre la came 8, l'extrémité 6 du piston de pompe 5 est pressée contre la bille 20. Pour cela, le ressort de com- pression 7 est précontraint entre deux coupelles de ressort 9, 10. La coupelle de ressort 9 s'appuie contre le cylindre 4 de la pompe. La coupelle de ressort 10 est appuyée contre le piston de pompe 5. La surface frontale 11 du piston 5 du côté opposé à la came d'entraînement 8 délimite une chambre de cylindre 12, alimentée en carburant par l'intermédiaire d'une soupape d'entrée 14. Le piston de pompe 5 met le carburant de la chambre 12 à une haute pression. Le carburant ainsi à haute pression arrive par une soupape de sortie 15 dans une rampe (non représentée). Une électrovanne de commande 16 permet d'évacuer le carburant de la chambre de cylindre 12 lorsque la pression de la rampe est suffisante. En fonctionnement, le piston de pompe 5 précon- traint contre la came 8 est commandé en mouvement alternatif dans son cylindre 4. La bille 20 évite que des efforts trans- versaux ne soient transmis au piston de pompe 5. La bille 20 permet de ne transmettre au piston de pompe 5 que les forces longitudinales nécessaires à son fonctionnement. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Pompe à haute pression monocylindre pour l'alimentation d'un système d'injection à rampe commune d'un moteur à com- bustion interne, comprenant un élément de pompe logé dans un corps de pompe (1), avec un piston de pompe (5) entraîné dans un cylindre de pompe (4) contre la force de précontrainte d'un ressort de compression (7) suivant un mouvement alterna- tif par une came (8) à l'extrémité (6) du piston, pour four- nir du carburant à haute pression à une rampe commune, caractérisée en ce que l'extrémité (6) du piston de pompe (5) tournée vers la came d'entraînement (8) est guidée de manière libre sur une bille (20). 2 ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bille (20) est guidée à l'intérieur d'une coupelle (21), qui est logée à l'extrémité (6) du piston de pompe (5) tour- née vers la came d'entraînement (8) mobile en va-et-vient dans le corps de pompe (1), et qui comporte un fond (22) tourné vers la came d'entraînement (8). 3 ) Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la coupelle (21) a la forme d'un cylindre de section circu- laire (19) et son fond (22) comporte une cavité (23) pour la bille (20). 4 ) Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que la paroi périphérique du cylindre circulaire (19) comporte vers le fond (22) plusieurs ouvertures (24, 25) réparties ré- gulièrement. 5 ) Pompe selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisée en ce que la dureté et le diamètre de la bille (20) sont adaptés à la pression de Hertz produite en cours de fonctionnement.