Brevet FR2808847A1 — publié le 20011116

L'invention concerne une pompe réglable, pour générer une pression dans un moteur à combustion interne lubrifié par une circulation sous pression. Une pompe formant l'État de la technique le plus proche est décrite par le brevet US-42 93 284. Un système hydraulique, devant solliciter un consommateur hydraulique, est décrit dans le DE 43 34 167 Al. Une autre pompe est connue dans le DE 33. 33 647 C2. Dans le cas de telles pompes, le débit volume ou la pression produite à l'évacuation peut être modifié(e) par un réglage de l'excentricité de ce qu'on appelle l'anneau de réglage d'un dispositif de réglage. Pour cela, par exemple, est prévu un piston de réglage et un élément élastique agissant à l'encontre du piston. de réglage et soutenant celui-ci. De cette manière, le débit-volume, qui dépend de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne si la pompe n'est pas réglable, est limité lorsqu'on atteint de hautes vitesses de rotation, par le fait que l'on règle une excentricité très faible. Plus l'excentricité de l'anneau de réglage est faible, plus le débit volume est également faible dans de telles pompes, du fait que les chambres de la zone d'aspiration et de refoulement dans cet état présentent à peu près la même taille et que, suite à la diminution ou à l'absence de refoulement, il n'y a plus qu'un pompage d'huile réduit correspondant. Avant d'utiliser de telles pompes réglables, pour des pompes non réglables se posait le problème selon lequel celles-ci devaient être réglées pour des caractéristiques de pompage d'huile maximal, pour une vitesse de rotation minimale du moteur à combustion interne, afin de pouvoir alimenter suffisamment en huile le moteur à combustion interne, également lorsque l'on est en état de marche à vide ou ralenti à chaud. Pour les plus hautes vitesses de rotation, de telles pompes, du fait de leur dépendance envers la vitesse de rotation, pompaient cependant un débit volume trop grand, ce qui menait à ce qu'une grande partie de l'huile, qui était déjà passée par la pompe, était retournée dans la zone d'aspiration ou bien dans le carter d'huile. De telles pompes, ainsi, demandaient beaucoup d'énergie, ce qui contribuait également à augmenter la consommation en carburant. Les pompes du type tel que décrit dans le DE 33 33 647 C2 permettent, par rapport aux pompes utilisées précédemment, donc d'avoir une plus faible consommation de carburant, du fait que la consommation en énergie nécessaire est plus faible. Le réglage du moment auquel une telle pompe doit être commandée, en augmentation ou en diminution, ou bien le réglage du moment auquel le réglage de l'excentricité de l'anneau de réglage commence et du moment auquel il s'achève, dépend cependant de la nature de l'élément élastique qui s'oppose à la pression agissant sur le piston de réglage. Ceci mène à ce que la différence de pression entre le processus d'angmentation par réglage et de diminution par réglage de telles pompes est fréquemment très grande, du fait que le ressort doit refaire une course relativement grande, entre l'excentricité maximale et l'excentricité minimale. Pour le constructeur d'une telle pompe, ceci signifie dans la pratique que, pour atteindre un faible débit volume souhaité pour une pression déterminée, il doit déjà diminuer le débit volume pour une pression beaucoup plus faible. Si ce point est fixé à une valeur trop faible par le constructeur, ainsi il n'est pas assuré d'avoir une alimentation suffisante en huile dans tous les points de fonctionnement, si le point est choisi trop haut, ceci peut mener à une pression d'huile élevée de valeur inadmissible, avec le risque de détruire certains éléments d'étanchéité. De ce fait le but de la présente invention est de créer une pompe réglable qui puisse fournir le besoin en huile du groupe qu'elle alimente, en particulier d'un moteur à combustion interne, et pompe pour laquelle, simultanément, on puisse avoir une alimentation insuffisante en tout point de fonctionnement, qu'également une limitation efficace de la pression d'huile. Ce. problème est résolu selon l'invention par une pompe réglable pour générer une pression dans un moteur à combustion interne lubrifié par une circulation sous pression, avec une conduite d'aspiration et avec une conduite de refoulement ainsi qu'avec un dispositif de réglage, au moyen duquel le débit-volume et/ou la pression dans la conduite de refoulement est réglable, le dispositif de réglage présentant une soupape commandée par la pression, ainsi qu'un organe de réglage associé à la pompe pour commander ses performances de refoulement, la soupape commandée par la pression est réalisée sous la forme de soupapes à 3 voies/2 positions qui, pour une faible pression de refoulement, libère la conduite de refoulement et, pour une haute pression de refoulement, libère une conduite de commande relié à l'organe de réglage. Du fait de la soupape commandée par la pression, réalisée selon l'invention sous forme de soupape à 3 voies/2 positions, montée dans la conduite de commande allant à l'organe de commande, il est possible qu'ensuite, lors de l'atteinte d'un niveau de pression défini et déterminé dans une zone située après la conduite de pression, la conduite de commande allant à l'organe de réglage soit libérée. De cette manière, pour une pression déterminée, celle-ci est transférée immédiatement par la conduite de commande à l'organe de réglage qui est en mesure en un temps très court et, de ce fait, également avec une différence de pression très faible, de diminuer le débit volume de la pompe à l'aide du dispositif de réglage. Avantageusement on obtient donc, entre la phase de réglage en augmentation et celle en diminution, une différence de pression beaucoup plus faible que ce qui est le cas pour des pompes connues jusqu'ici et on réalise une pompe dont le comportement en coupure par régulation est fortement amélioré. Selon l'invention, il est à présent possible d'utiliser un ressort beaucoup plus souple, c'est-à- dire un ressort ayant une constante d'élasticité plus faible, qui, lors de la pression présélectionnée appliquée d'un coup après la commutation de la soupape, soit aussitôt complètement comprimé. On peut utiliser un ressort ayant une constante d'élasticité plus faible, ce qui provoque une diminution de la pression maximale pouvant être atteinte et de la consommation de puissance dans des états de fonctionnement correspondants, ainsi qu'évite de subir des endommagements sur les éléments d'étanchéité. Ceci est possible du fait que le ressort utilisé dans l'organe de réglage de la pompe doit supporter jusqu'à la commutation de la soupape, uniquement des efforts à l'intérieur de la pompe et doit par contre soutenir l'anneau de réglage. La régulation de la pompe de cette manière est donc désaccouplée des efforts parasites qui règnent à l'intérieur de la pompe et on peut réaliser un comportement en coupure par régulation de la pompe qui soit notablement amélioré. Des modes de réalisation avantageux et des perfectionnements de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un exemple de réalisation illustré dans son principe à l'aide du dessin. Dans le dessin: la figure 1 représente un schéma d'une pompe réglable selon l'invention, équipée d'une soupape selon l'invention; la figure 2 représente une coupe d'une forme de réalisation de la pompe réglable; et la figure 3 représente un diagramme dans lequel le débit-volume respectif de deux pompes différentes en fonction de la pression est enregistré. Dans le schéma de la figure 1, on a représenté de façon fortement schématisée une pompe réglable 1 avec une conduite d'aspiration 2 et une conduite de. refoulement 3. La conduite d'aspiration 2 se trouve sur un côté aspiration 4 de la pompe 1 et est relié à un réservoir d'huile 5. La conduite de refoulement 3 est, par contre, disposée sur le côté refoulement 6 de la pompe 1, ou bien ferme celui-ci. En outre, sont prévus un arbre d'entraînement 8 pour la pompe 1 ainsi qu'une conduite de commande 9 menant à la pompe 1. Dans la conduite de refoulement 7 et dans la conduite de commande 9 est disposée une soupape 10 sous la forme d'une soupape (à 3 voies/2 positions). De la conduite de refoulement 7 se ramifie une autre conduite de commande 11 qui mène à la soupape 10 et qui est en mesure de commuter celle-ci de manière connue en soi. En outre, on voit que, depuis une sortie de la soupape 10 part la conduite de commande 9 menant à la pompe 1. Depuis une autre sortie de la soupape 10 la conduite de refoulement 7 continue vers un moteur à combustion interne 12 lubrifié par une circulation sous pression, représenté uniquement schématiquement. Dans la présente position de la soupape 10, la conduite de commande 9 est bloquée, c'est-à-dire qu'il n'y a à l'extrémité, situé côté pompe, de la conduite de commande 9 aucune pression et que la pompe 1 véhicule l'huile à travers la conduite de refoulement 7 vers le moteur à combustion interne 12. Si dans la conduite de refoulement 7 on atteint un niveau de pression pouvant être sélectionné librement, déterminé, alors, par l'intermédiaire de la conduite de commande 11, la soupape 10 est placée à sa deuxième position. L'huile qui guide le côté refoulement 6 s'écoule alors, non seulement à travers la conduite de refoulement 3 vers le moteur à combustion interne 12, mais on a également la pression correspondante dans la conduite de commande 9. Par suite, on obtient depuis la pompe 1, la conduite de refoulement 3, la conduite de commande 11, la conduite de commande 9 et la soupape 10, un circuit de régulation fermé, devant assurer la régulation de la pompe 1. La pression de réglage régnant dans la conduite de commande 9 agit sur un organe de réglage représenté sur la figure 2, réalisé sous la forme de boulon 13, qui est également appelé un piston de réglage 13 et qui fait partie d'un dispositif de réglage 14, décrit ci-après, de la pompe, dispositif au moyen duquel le débit volume et/ou la pression régnant dans la conduite de refoulement 23 de la pompe 1 est/sont réglable(s). Ainsi qu'on le voit sur la figure 2, la pompe 1 dans le cas est réalisée sous la forme d'une pompe cellulaire 1, mais il pourrait également s'agir d'une autre forme de pompe réglable 1, par exemple d'une pompe à engrenage à roue dentée intérieure ou extérieure, d'une pompe volumétrique ou également d'une pompe centrifuge. Outre le piston de réglage 31, le dispositif de réglage 14 présente en outre un anneau de réglage 15 connu en soi, qui est monté sur une partie de carter 17 de la pompe 1 par l'intermédiaire d'un tourillon de palier 16. Sur le côté opposé au tourillon de palier 16, l'anneau de réglage 15 présente un ergot 18 sur laquelle, depuis un côté, le piston de réglage 13 et, depuis l'autre côté, un ressort 19 prenant appui sur la partie de carter 17 agissent. De manière connue, à l'intérieur de l'anneau de réglage 15 se trouve l'arbre d'entraînement 8, un corps de rotor 20 dans lequel se trouvent une pluralité d'ailettes 21 déplaçables radialement, réparties sur la périphérie, et un anneau de guidage 22 pour assurer un appui intérieur radial des ailettes 21 contre l'anneau de réglage 15. Sur la figure 2, sont en outre visibles, le côté refoulement 6 et le côté aspiration 4 de la pompe cellulaire 1 qui sont réalisés, les deux, en forme de haricot. La conduite d'aspiration 2 allant au côté aspiration 4 est visible, au contraire de la conduite de refoulement 3, cachée dans la représentation, du côté refoulement 6. À l'état représenté, le dispositif de réglage 14 de la pompe cellulaire 1 présente une excentricité maximale, c'est-à-dire que le ressort 19 est complètement déployé, mais que le piston de réglage 13 n'est même pas déplacé. Si, à présent, une pression déterminée est appliquée dans la conduite de commande 9, qui s'achève directement au-dessus du piston de réglage 13 sur la figuré 2, le piston de réglage 13 est déplacé en direction axiale et déplace l'ergot 19 vers le bas, faisant que le ressort 19 va être comprimé. Du fait que le ressort 19 présente une constante d'élasticité relativement faible, il est comprimé en un intervalle de temps très court et le dispositif de régulation 14 prend la position d'excentricité minimale. Du fait de la faible excentricité que l'on a dans cette position, pour l'anneau de réglage 15, la pompe 1 ne peut véhiculer qu'une très faible quantité d'huile, même si l'arbre d'entraînement 8 tourne à une vitesse de rotation très élevée. La faible constante d'élasticité du ressort 19 provoque, en fonctionnement normal de la pompe 1, des pressions maximales de faible valeur, sans risque d'une insuffisance de l'alimentation en huile imputable à la trop grande précocité du début de la eégulation.. D'après l'état de la technique, ceci peut se produire si des efforts internes (parasites) et la force de pressage du piston de réglage 13 agissent simultanément dans le dispositif de réglage 14 de la pompe 1 sur un ressort 19 inséré sans la soupape 10 décrite, agissant comme soupape de pilotage. En outre, le ressort 19 assure que l'anneau de réglage 15 se trouve à sa position d'excentricité maximale aux moments auxquels la conduite de commande 9 est sans pression. Ainsi que déjà décrit ci-dessus, la pression régnant dans la conduite de commande 9 dépend de l'état de la soupape 10 qui, dans le circuit de la figure 1, pour une pression déterminée dans la conduite de refoulement 7, commute et ainsi de nouveau provoque une pression sur la conduite de commande 9. La figure 3 représente un diagramme dans lequel on a représenté le débit volume Q en fonction de la pression p. Dans ce diagramme sont représentés trois courbes de régulation différentes, concernant les pressions indiquées, courbes que l'on doit considérer comme des exemples et pour lesquelles on va rentrer ci-après en détail. Concernant la courbe III, au contraire des courbes I et II, on utilise la soupe 10 décrite ci-dessus. Les courbes I et II décrivent le comportement en régulation des pompes selon l'état de la technique. Sur la courbe I pour respecter un niveau de pression minimal nécessaire pendant que la pompe 1 est en fonctionnement, on a choisi un début de régulation pour une pression plus élevée. De ce fait, les pressions maximales élevées inadmissibles décrites peuvent se produire. Par contre, pour un ressort qui est d'une caractéristique correspondant à la courbe II, il est assuré d'avoir un niveau admissible de pression maximale. Grâce au début précoce de la régulation, il n'est alors pas assuré d'avoir une quantité refoulée suffisante de la pompe 1 pour tous les points de fonctionnement. La courbe III décrit le comportement en régulation en cas d'utilisation de la soupe 10 décrite. Il est assuré d'avoir tant un niveau de pression maximal admissible, qu'également un débit refoulé de la pompe 1 nécessaire minimal pour tous les points de fonctionnement. Grâce à l'utilisation de la soupape 10 décrite, on a une diminution de la différence de pression entre le début de la régulation et la fin de la régulation de la pompe 1, jusqu'à atteinte d'une valeur minimale. - En variante à l'utilisation décrite de la pression dans la conduite de refoulement 7 et du recyclage de celle-ci par la conduite de commande 11 vers la soupape 10 en tant que grandeur de réglage pour l'organe de réglage ou le piston de réglage 13, la pression d'huile générée' ou provoquée par la pompe 1 peut également ê-tre mesurée en point quelconque du moteur à combustion interne 12, ou bien de façon générale du consommateur et être retransmis électroniquement à la soupape 10. La soupape 10, actionnable par un signal électrique dans un tel, cas peut alors, lors de l'atteinte d'un niveau de pression prédéterminé, libérer la ligne de commande 9 allant au piston de réglage 13 et provoquer une manoeuvre de réglage de la part du dispositif de réglage 14. La soupape 10 ne devrait pas alors nécessairement être disposée dans la conduite de refoulement 7, mais uniquement dans la conduite de commande 9. REVENDICATIONS 1. Pompe réglable (1) pour générer une pression dans un moteur à combustion interne (12) lubrifié par une circulation sous pression, avec une conduite d'aspiration (2) et avec une conduite de refoulement (3) ainsi qu'avec un dispositif de réglage (14), au moyen duquel le débitvolume et/ou la pressiondans la conduite de refoulement (3) est réglable, le dispositif de réglage (14) présentant une soupape (10) commandée par la pression, ainsi qu'un organe de réglage (13) associé à la pompe (1) pour commander ses performances de refoulement, la soupape (10) commandée par la pression est réalisée sous la forme de soupapes à 3 voies/2 positions qui, pour une faible pression de refoulement, libère la conduite de refoulement (3) et, pour une haute pression de refoulement, libère une conduite de commande (9) relié à l'organe de réglage (13) 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape à 3 voies/2 positions (10) est disposée dans la conduite de refoulement (3) et libère la conduite de commande (9) en cas d'atteinte d'une pression susceptible d'être prédéterminée. 3. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape à 3 voies/2 positions (10) libère la conduite de commande (9) au moyen d'un signal électrique dérivé d'une pression déterminée à l'intérieur du moteur à combustion interne 4. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'organe de réglage présente un piston de réglage (13) qui est soutenu sur une partie de carter (17) de la pompe (1) , au moyen d'un ressort (19) ayant une constante d'élasticité relativement faible. 5. Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'entre le piston de réglage (13) et le ressort (19) est disposé un ergot (18), faisant partie d'un anneau de réglage (15) se trouvant à l'intérieur du carter:. 17)