Brevet FR2809457A1 — publié le 20011130

Etat de la technique La présente invention concerne une pompe d'alimentation en forme de pompe à canal latéral, comportant une chambre réalisée dans un boîtier et une roue logée dans la chambre, un moteur électrique sans balai entourant la roue, et comprenant un stator et un rotor, le rotor et la roue étant réalisés en une seule pièce. La pompe d'alimentation comporte au moins un étage avec une couronne d'aubes et entre celle-ci, des cham- bres sur au moins une face frontale de la roue et un canal latéral en re- gard, en forme de partie d'anneau, réalisé dans le boîtier, le canal latéral ayant une entrée et de manière décalée dans la direction de circulation de la roue, une sortie. Une telle unité d'alimentation est connue selon le document DE-197 25 941A1. Cette unité d'alimentation comprend une pompe d'alimentation réalisée sous la forme d'une pompe à canal latéral compre- nant une chambre de pompe dans un boîtier et une roue entraînée, tour- nant dans la chambre de la pompe. L'entraînement de la pompe est assuré par un moteur électrique sans balai comprenant un enroulement de stator et un rotor avec des aimants permanents reçus alternativement par le stator et le rotor; la roue et le rotor sont réalisés en une seule pièce. La pompe d'alimentation est une pompe à un étage dont la roue comporte sur ses deux faces frontales, chaque fois une couronne d'aubes avec des chambres dans l'intervalle. En regard des couronnes d'aube de la roue, le boîtier comporte deux canaux de transfert, annulai- res avec chacune une entrée et une sortie décalée dans la direction de cir- culation de la roue. Les chambres entre les aubes dans les couronnes d'aube des deux faces frontales de la roue sont reliées l'une à l'autre, si bien que pendant le fonctionnement de la pompe d'alimentation, la roue est parcourue par le carburant transféré. La roue et le rotor étant réalisés en une seule pièce, il faut que la roue présente une certaine épaisseur dé- finie par le rotor dans la direction de son axe de rotation si bien qu'au passage du fluide à travers la roue, le courant de circulation du carburant transféré est perturbé considérablement. Avantages de l'invention La présente invention se propose de développer une unité d'alimentation du type ci-dessus caractérisée en ce qu'au moins un étage de la pompe d'alimentation est prévu seulement sur une face frontale de la roue et comporte une couronne d'aubes et en regard de celles-ci, un canal latéral réalisé dans le boîtier, l'entrée et la sortie du canal latéral sont si- tuées dans la même face frontale de la roue et la roue comporte sur sa face opposée aux aubes, au moins d'une manière sensiblement symétrique selon un plan, par rapport aux chambres entre les aubes, des cavités re- liées aux chambres entre les aubes par des ouvertures réalisées dans la roue. L'unité d'alimentation selon l'invention offre l'avantage que la roue n'est pas traversée par le flux car celle-ci ne comporte pour chaque étage de la pompe qu'une couronne d'aubes sur une face frontale et en regard de celle-ci, un canal de transfert réalisé dans le boîtier ou corps de pompe. Grâce aux cavités prévues sur la face frontale de la roue à l'opposé de la couronne d'aubes, on réalise au moins en partie un équilibrage de la force axiale engendrée par la pression qui s'établit dans le canal de trans- fert et s'applique à la roue car chaque cavité est reliée par l'ouverture à la chambre entre les aubes opposées. Dans ces conditions il n'y a pas de transfert de carburant sur la face frontale de la roue, à l'opposé de la cou- ronne. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - la pompe d'alimentation est une pompe à deux étages, - les couronnes des aubes avec entre celles-ci les chambres des deux étages de la pompe sont décalées dans la direction radiale par rapport à l'axe de rotation de la roue, - en regard de ces chambres, le boîtier comporte chaque fois un canal latéral, et - au moins d'une manière sensiblement symétrique, suivant un plan, par rapport aux chambres entre les aubes, des deux couronnes d'aubes, dans la face frontale opposée de la roue il y a des cavités communi- quant avec les chambres entre les aubes, du côté opposé, par des ou- vertures réalisées dans la roue. Suivant une autre caractéristique les couronnes d'aubes avec entre celles-ci les chambres pour les deux étages de pompe sont réa- lisées dans les faces frontales opposées de la roue. De plus l'extension des cavités dans la direction radiale par rapport à l'axe de rotation de la roue est au moins sensiblement égale à l'extension des chambres entre les aubes dans cette direction. De façon intéressante la profondeur des cavités dans la di- rection de l'axe de rotation de la roue est inférieure à la profondeur des chambres entre les aubes dans cette direction. Et la surface des cavités dans la direction de l'axe de rota- tion de la roue est au moins égale à la surface des chambres opposées dans la direction de l'axe de rotation. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de deux exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre une unité d'alimentation partiellement coupée selon un premier exemple de réalisation, - la figure 2 montre selon une échelle agrandie le détail II de l'unité d'alimentation de la référence II à la figure 1, - la figure 3 montre une coupe transversale selon la ligne III-III de l'unité d'alimentation selon la figure 1, - la figure 4 montre un second exemple de réalisation, de l'unité d'alimentation - la figure 5 montre un détail portant la référence B à la figure 4 de l'unité d'alimentation représenté à échelle agrandie, Description des exemples de réalisation Les figures 1 à 5 montrent une unité d'alimentation servant à débiter du carburant à partir d'un réservoir pour alimenter un moteur thermique 8 d'un véhicule automobile. Usuellement, l'unité d'alimentation combinée à d'autres éléments tels qu'un réservoir intermédiaire, un ou plusieurs éléments de filtre et le cas échéant d'autres composants consti- tuant une unité destinée à être intégrée dans un réservoir, sont placés dans un réservoir à carburant proprement dit ou réservoir d'un véhicule. L'unité d'alimentation comporte une pompe d'alimentation 10 réalisée sous la forme d'une pompe à canal latéral entraînée par un moteur élec- trique 12. La pompe d'alimentation 10 et le moteur électrique 12 sont lo- gés dans un boîtier ou corps commun 14. Le boîtier forme une chambre de pompe 16; dans la direction de l'axe de rotation de l'élément de trans- fert de la pompe d'alimentation 10, le boîtier comporte deux parois latéra- les 161, 162 s'étendant radialement et qui sont écartées l'une de l'autre dans la direction axiale; dans la direction périphérique, la chambre est délimitée par une paroi périphérique 123 qui relie les deux parois latérales 161, 162 le long de leur périphérie circulaire. La chambre de pompe 16 reçoit comme élément de transfert de la pompe 10, une roue 18 montée sur un arbre ou un axe et qui est entraînée en rotation autour d'un axe de rotation 17. La direction de rotation de la roue 18 porte la référence 19. Les figures 1 à 3 représentent un premier exemple de réali- sation de l'unité d'alimentation avec la pompe à un étage. La roue 18 pré- sente comme cela apparaît à la figure 3, sur une face frontale, une couronne d'aubes 20 décalée dans la direction périphérique et entre les aubes on a des chambres 22. Les aubes 20 peuvent être dirigées sensiblement radialement; si l'on examine la roue 18 perpendiculairement à son axe de rotation 17, les aubes peuvent être disposées en biais ou être cintrées et/ou lorsqu'on regarde dans la direction de l'axe de rotation 17 leur extrémité radiale extérieure peut être avancée par rapport à leur ex- trémité radiale intérieure, dans la direction de circulation 19 de la roue 18. Les zones 20 de la roue sont reliées par un anneau extérieur 24. Cha- que fois deux zones voisines 20 de la roue 18 délimitent entre elles une chambre 22; cette chambre délimitée radialement vers l'extérieur par l'anneau 24 est ouverte en direction de l'axe de rotation 17 de la roue 18. La roue 18 est en regard des parois latérales 161, 162 en laissant un in- tervalle et l'anneau extérieur 24 est à une certaine distance radiale de la paroi périphérique 163. La paroi latérale 161 de la chambre de pompe en regard de la face frontale de la roue 18 avec la couronne d'aubes 20 comporte un canal latéral 26 en forme de rainure, ouvert en direction de la chambre de pompe 16. Ce canal s'étend au moins sensiblement concentriquement à l'axe de rotation 17 du rotor 18 suivant une partie d'anneau. Le canal la- téral 26 occupe un angle périphérique d'environ 330 allant d'un début de canal latéral jusqu'à une extrémité de canal latéral; entre le début et l'extrémité du canal latéral, il subsiste une entretoise d'interruption pour séparer ces deux parties. Le début du canal latéral 26 porte la référence 261 et l'extrémité du canal latérale porte la référence 262. Le canal latéral 26 peut avoir en section par exemple la forme d'un secteur d'arc de cercle. Les chambres 22 entre les aubes 20 de la roue 18 peuvent avoir en section également une forme sensiblement en arc de cercle. Au niveau du début 261 du canal latéral débouche un ori- fice d'entrée 28 et au niveau de l'extrémité 262 du canal latéral, débouche un orifice de sortie 30 dans le canal latéral 26. L'orifice d'entrée 28 et l'orifice de sortie 30 sont réalisés dans la paroi latérale 161 et celle-ci se poursuit par un canal d'entrée 29 ou un canal de sortie 31 qui sont par exemple sensiblement parallèles à l'axe de rotation 17 de la roue 18. L'orifice d'entrée 28 et l'orifice de sortie 30 sont ainsi du même côté de la roue 18. Le canal d'entrée 29 et/ou le canal de sortie 30 peuvent se pour- suivre du côté de la paroi latérale 161, sur la face extérieure à l'opposé de la roue 18, par un ajutage 32 sur lequel on emmanche un tuyau. Sur la face de la roue 18 à l'opposé de la couronne d'aubes portée par cette roue 18, selon au moins sensiblement une symétrie plane, en regard de la couronne d'aubes, on a un grand nombre de cavités 34 réparties les unes des autres dans la direction périphérique. Dans la direction radiale par rapport à l'axe de rotation 17 de la roue 18, les cavi- tés 34 ont au moins sensiblement la même extension S que les chambres 22 entre les aubes. La profondeur (t) des cavités 34 dans la direction de l'axe de rotation 17 est inférieure à la profondeur T des chambres 22 tou- jours dans la direction de l'axe de rotation 17. Les cavités 34 ont une sec- tion par exemple sensiblement rectangulaire. Les cavités 34 sont reliées par des ouvertures 36, par exemple sous la forme d'un perçage, aux chambres 22 entre les aubes, sur la face opposée de la roue 18. Les ou- vertures 36 ont une section beaucoup plus petite que celle des cavités 34. La paroi latérale 122 en regard des cavités 34 est lisse et ne comporte pas de canal latéral. La surface des cavités 34 vue dans la direction de l'axe de rotation 17 est au moins sensiblement égale à la surface des chambres 22 à l'opposé, dans la direction de l'axe de rotation 17. Le moteur électrique 12 est un moteur à rotor à pôles inté- rieurs; de façon connue il comporte un stator 38 et un rotor 40 intégrés dans la roue 18 de sorte que la roue 18 et le rotor 40 sont réalisés en une seule pièce. Les pôles magnétiques du rotor 40 sont formés par des seg- ments d'aimants permanents 42 fixés de manière répartie sur toute la pé- riphérie de l'anneau extérieur 24 de la roue 18. Le stator 18 est constitué par un paquet de tôles 44, rainurées et il est installé dans le boîtier 14 au moins sensiblement coaxialement à l'axe de rotation 17 de la roue 18 de sorte que la surface de l'anneau intérieur du paquet de tôles 44 forme la paroi périphérique 163 de la chambre de pompe 16. Un enroulement d'induit 46 est usuellement placé dans les rainures du paquet de tôles 44. En cas de fonctionnement en courant continu, la commutation du moteur électrique 12 se fait de manière électronique. Comme la roue 18 fait partie du rotor 40, elle est réalisée de préférence en une matière plastoférritique. Pendant le fonctionnement de l'unité d'alimentation, la pompe d'alimentation 10 est entraînée par le moteur électrique 12, la roue 18 tournant alors dans la chambre de pompe 16. Du carburant est aspiré dans le canal latéral 26 à travers le canal d'entrée 29 et l'orifice d'entrée 28; ce carburant est transféré par la couronne d'aubes 20 de la roue 18, dans sa direction périphérique 19 avec augmentation de la pression jus- qu'à l'extrémité 262 du canal latéral 26. A l'extrémité 262 du canal latéral 26, le carburant sort de l'orifice de sortie 30 par le canal de sortie 31 pour alimenter le moteur thermique. Les ouvertures 36 relient les cavités 34 de la roue 18, du côté de la roue 18 opposé à celui des aubes 20, pour assu- rer la liaison avec les chambres 22 entre les aubes pour que la variation de pression dans la direction périphérique de la roue 18 corresponde sen- siblement à la monté en pression dans les chambres 22 entre les aubes. De cette manière, la force engendrée par la montée en pression, exercée sur la roue 18 dans la direction de son axe de rotation 17 vers la paroi la- térale 162 est au moins partiellement compensée pour n'avoir pratique- ment pas de résultante ou seulement une résultante réduite dans la direction de l'axe de rotation 17 et qui pousse la roue 18 contre la paroi latérale 162. La roue 18 n'est pas traversée par le carburant transféré et celui-ci entre et sort de la même face frontale de la roue 18. Il n'y a pas de refoulement de carburant du côté de la roue 18 à l'opposé de celui des au- bes 20, par les cavités 34 car à cet endroit, il n'y a pas de canal latéral. Les figures 4 et 5 montrent un second mode de réalisation de l'unité d'alimentation. Dans ce cas la pompe d'alimentation 10 est à deux étages. La roue 218 comporte pour chacun des deux étages de pompe, sur sa face frontale, une couronne d'aubess 220, 320 avec entre celles-ci des chambres 222, 322; les aubes 220 d'un premier étage ont un diamètre plus petit dans la roue 218 que les aubes 320 d'un second étage de la pompe. Les aubes 220 du premier étage sont réalisées sur une face frontale de la roue 218 et les aubes 320 du second étage de pompe sont réalisées sur l'autre face frontale de la roue 218. On peut également pré- voir une réalisation à deux étages de la pompe d'alimentation 10; dans ce cas les aubes des deux étages se trouvent sur la même face frontale de la roue 218. Au moins de façon sensiblement symétrique suivant une symé- trie plane par rapport aux chambres 222 entre les aubes du premier étage, dans la face opposée de la roue 218, il y a des cavités 234 réparties à la périphérie; ces cavités sont reliées aux chambres 222 par des ouver- tures 236. Au moins d'une manière sensiblement symétrique selon une symétrie plane par rapport aux chambres 322 du second étage de la pompe, la face frontale opposée de la roue 218 comporte des cavités 334 réparties à sa périphérie; ces cavités sont reliées par des ouvertures 336 aux chambres 322. Dans la paroi latérale 162, en regard de la couronne des aubes 220 du premier étage de la pompe, on a un canal latéral 226 en forme de rainure constitué par une partie d'anneau dont le début 261 communique avec un orifice d'entrée 228 et l'extrémité 262 communique avec un orifice de sortie 230. L'orifice d'entrée 228 est relié à un canal d'entrée 229 passant dans la paroi latérale 162 et l'orifice de sortie 230 est relié à un canal de sortie 231 dans la paroi latérale 162. Dans la paroi latérale 161, en regard de la couronne des aubes 320 du second étage de la pompe, on a un canal latéral 326, en forme de rainure correspondant à une partie d'anneau; son début 361 communique avec un orifice d'entrée 328 et son l'extrémité 362 communique avec un orifice de sortie 330. L'orifice d'entrée 328 est relié à un canal d'entrée 329 passant dans la pa- roi latérale 161; l'orifice de sortie 330 est relié à un canal de sortie 331 passant dans la paroi latérale 161. Les débuts 261, 361 et les extrémités 262, 362 des canaux latéraux 226, 326 peuvent se trouver sensiblement dans la même zone périphérique ou être décalés dans la direction périphé- rique; les orifices d'entrée et de sortie sont alors disposés de manière cor- respondante. Par les couronnes d'aubes 220, 320, et les chambres 222, 322 intermédiaires ainsi que les cavités en regard 234, 334 et leur liaison par les ouvertures 236, 336 permettent de compenser au moins en partie les forces agissant sur la roue 218 par suite de la pression qui s'établit dans les canaux latéraux 226, 326 dans la direction de l'axe de rotation 17 en s'exerçant sur la roue 218 de sorte que la roue n'est soumise prati- quement à aucune résultant ni aucun couple. Pour chaque étage de pompe sur une face seulement de la roue 218, on a une couronne d'aubes 220, 320 et la paroi latérale opposée 161, 162 comporte un canal latéral 226, 326. L'unité d'alimentation selon le second exemple de réalisa- tion peut se placer dans un réservoir d'alimentation 50 de véhicule auto- mobile. Le canal d'entrée 229 du premier étage de la pompe débouche alors dans le réservoir d'alimentation pour y aspirer du carburant. Le ca- nal de sortie 231 du premier étage débouche dans le réservoir intermé- diaire 50 si bien que le carburant arrive dans ce réservoir intermédiaire 50. Le canal d'entrée 329 du second étage de la pompe débouche dans le réservoir intermédiaire 50 si bien que le carburant est alors aspiré du ré- servoir 50. Le canal de sortie 331 du second étage de la pompe débouche dans un ajutage 32 auquel est reliée une conduite alimentant le moteur thermique 8; le second étage de pompe transfère ainsi le carburant du réservoir intermédiaire 50 vers le moteur thermique 8. REVENDICATIONS 1 ) Unité d'alimentation en carburant comprenant: - une pompe d'alimentation (10) en forme de pompe à canal latéral, comportant une chambre (16) réalisée dans un boîtier (14) et une roue (18, 218) logée dans la chambre (16), - un moteur électrique (12) sans balai entourant la roue (18, 218), et comprenant un stator (38) et un rotor (40), - le rotor (40) et la roue (18, 218) étant réalisés en une seule pièce, - la pompe d'alimentation (10) comporte au moins un étage avec une couronne d'aubes (20, 220, 320) et entre celle-ci, des chambres (22, 222, 322) sur au moins une face frontale de la roue (18, 218) et un ca- nal latéral (26, 226, 326) en regard, en forme de partie d'anneau, réali- sé dans le boîtier (14), - le canal latéral (26, 226, 326) ayant une entrée (28, 228, 328) et de manière décalée dans la direction de circulation (19) de la roue (18, 218), une sortie (30, 230, 330), caractérisé en ce que - au moins un étage de la pompe d'alimentation est prévu seulement sur une face frontale de la roue (18, 218) et comporte une couronne d'aubess (20, 220, 320) et en regard de celles-ci, un canal latéral (26, 226, 326) réalisé dans le boîtier (14), - l'entrée (28, 228, 328) et la sortie (30, 230, 330) du canal latéral (26, 226, 326) sont situées dans la même face frontale de la roue (18, 218), et - la roue (18, 218) comporte sur sa face opposée aux aubes (20, 220, 320), au moins d'une manière sensiblement symétrique selon un plan, par rapport aux chambres (22, 222, 322) entre les aubes, des cavités (34, 234, 334) reliées aux chambres (22, 222, 322) entre les aubes par des ouvertures (38, 238, 338) réalisées dans la roue (18, 218). 2 ) Unité d'alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que - la pompe d'alimentation (10) est une pompe à deux étages, - les couronnes des aubes (220, 320) avec entre celles-ci les chambres (222, 322) des deux étages de la pompe sont décalées dans la direction radiale par rapport à l'axe de rotation (17) de la roue (218), - en regard de ces chambres, le boîtier (14) comporte chaque fois un ca- nal latéral (226, 326), et - au moins d'une manière sensiblement symétrique, suivant un plan, par rapport aux chambres (222, 322) entre les aubes, des deux couronnes d'aubes (220, 320), dans la face frontale opposée de la roue (218) il y a des cavités (234, 334) communiquant avec les chambres (222, 322) entre les aubes, du côté opposé, par des ouvertures (236, 336) réalisées dans la roue (218). 3 ) Unité d'alimentation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les couronnes d'aubes (220, 320) avec entre celles-ci les chambres (222, 322) pour les deux étages de pompe sont réalisées dans les faces frontales opposées de la roue (218). 4 ) Unité d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'extension (s) des cavités (34, 234, 334) dans la direction radiale par rap- port à l'axe de rotation (17) de la roue (18, 218) est au moins sensiblement égale à l'extension des chambres (22, 222, 322) entre les aubes dans cette direction. ) Unité d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la profondeur (t) des cavités (34, 234, 334) dans la direction de l'axe de rotation (17) de la roue (18, 218) est inférieure à la profondeur (T) des chambres (22, 222, 322) entre les aubes dans cette direction. 6 ) Unité d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la surface des cavités (34, 234, 334) dans la direction de l'axe de rotation (17) de la roue (18, 218) est au moins égale à la surface des chambres op- posées (22, 222, 322) dans la direction de l'axe de rotation (17).