Brevet FR2828240A1 — publié le 20030207

Dispositif de régulation pour pompe transfert à carburant La présente invention a pour objet un dispositif de régulation de débit pour pompe du type dit "pompe transfert" c'est-à-dire comportant une partie "huile"dans laquelle fonctionnent les pistons d'une pompe hydraulique, ainsi que les paliers, roulements ou autres et toutes les autres pièces dynamiques et une partie"liquide mis en oeuvre", qui peut, par exemple, être de l'essence, dans laquelle on ne trouve que les clapets et des pièces d'architectures de la pompe, les deux parties étant séparées par des étanchéités et un ou plusieurs séparateurs à membranes. Dans ce type de pompe, l'huile met en mouvement alternatif les ou la membrane, ce mouvement alternatif ayant une action de pompage sur le liquide à mettre en oeuvre. Ce type de pompe est décrit dans les brevets HYDRO RENE LEDUC 96.07043 et 96.13502. Ces brevets ont été complétés par les perfectionnements décrits dans les brevets PSA/Siemens 99.07213, 99.07214, 99.07215 et dans le brevet SIEMENS AUTOMOTIVE HYDRAULICS SA 01.02550. Les pompes transfert permettent de réduire la consommation d'essence dans les applications de l'injection directe grâce à leur excellent rendement global. La demande toujours croissante de réduction de consommation a conduit à proposer une pompe équipée de régulation de débit par l'ajout d'une électrovanne de régulation en sortie HP de la pompe. Cette électrovanne, lorsqu'elle est excitée, met en communication la sortie HP de la pompe avec l'entrée BP, réduisant ainsi la pression de refoulement et donc la puissance consommée et évite ainsi la recirculation d'essence non consommée par le moteur, la pompe délivrant dans un système classique, toujours plus que le juste ,. nécessaire. L'inconvénient de ce type de régulation est qu'il impose une électrovanne fonctionnant dans l'essence (toujours difficile à mettre au point) et que la course de la membrane est toujours de 100%, même si le débit utile vers le moteur est nul. Dans la demande de brevet 0101017, déposée au nom de la déposante, la société SIEMENS AUTOMOTIVE HYDRAULICS le 19 juin 2001, on a décrit un premier perfectionnement consistant à transformer la fonction régulation du débit d'essence en réalisant cette régulation dans la partie huile, afin de supprimer les deux inconvénients exposés ci-dessus. La présente invention a pour but comme dans le cas de la susdite demande de brevet 01.08017, de réaliser la régulation du débit d'essence en i réalisant cette régulation dans la partie"huile", mais par d'autres moyens qui permettent d'optimiser cette régulation. En effet dans le dispositif décrit dans la demande de brevet 01.08017, les membranes métalliques se déplacent selon toute leur course et il s'avère que les variations de débit sont brutales et engendrent des chocs mécaniques. Selon la présente invention, chaque cylindre dans lequel se déplace le piston est reliée d'une part à un accumulateur et d'autre part à un clapet antiretour ; tous les accumulateurs étant reliés entre eux à une première chambre d'un dispositif de distribution à tiroir, ledit tiroir étant contre tenu par un ressort ; tous les clapets anti-retour étant reliés entre eux et à la deuxième chambre du dispositif de distribution, ces deux chambres communiquant entre elles à travers le tiroir et les mouvements de ce dernier étant pilotés par une électrovanne de façon à faire communiquer les accumulateurs avec la basse pression et/ou avec les clapets anti-retour. A titre d'exemple et pour faciliter la compréhension de l'invention, on a représenté aux figures annexées : - Figure 1, une vue schématique en coupe illustrant une première position des pièces. - Figure 2, une vue correspondant à la figure 1, correspondant à une deuxième position des pièces. - Figure 3, une vue correspondant aux figures 1 et 2 correspondant à une troisième position des pièces. Comme dans le cas de tous les brevets et demandes de brevet susmentionnés, la pompe est du type pompe transfert, c'est-à-dire comportant une pompe hydraulique à au moins un piston, le ou les pistons étant animés d'un mouvement alternatif de va et vient par une came, l'huile pompée par le ou les pistons mettant en mouvement alternatif une ou plusieurs membranes ou soufflets qui pompent le liquide à mettre en oeuvre. Comme dans les cas susvisés, la came est un plateau oscillant, les pistons sont creux et ne comportent ni clapet d'aspiration, ni clapet de refoulement et sont alimentés en huile par une lunule gravée dans la surface du plateau oscillant. Ces dispositions ne faisant pas partie de l'invention et étant décrites en détail dans les brevets précédents, elles ne seront pas décrites ci-après. La pompe selon l'invention comporte trois pistons creux 1,2 et 3 qui, pour mieux illustrer le fonctionnement, sont représentés de façon schématique, c'est-à-dire séparés les uns des autres, le plateau oscillant, la lunule d'alimentation et les patins de glissement n'étant pas représentés. De même, les clapets d'aspiration et de refoulement du liquide à pomper (de l'essence par exemple) ne sont pas décrits car ils correspondent à ce qui est décrit dans les brevets précédents 01.02550 et 01.08017 au nom de SIEMENS AUTOMOTIVE HYDRAULICS SA. Dans les trois figures, le piston 1 est à son point mort bas, le piston 3 est à son point mort haut et le piston 2 en position intermédiaire. Chaque piston refoule l'huile (provenant d'un réservoir 7) dans la chambre 4 qui lui correspond, ce qui a pour effet de soulever le clapet 5 et de comprimer le soufflet 6, à l'intérieur duquel arrive le liquide à pomper. Les cylindres dans lesquels se déplacent les pistons 1,2 ou 3 sont reliés, d'une part à un accumulateur 11,12 ou 13 et d'autre part à un clapet anti-retour à bille 21,22, 23. Chaque accumulateur est contre tenu par un ressort 8 ; tandis que chaque bille est libre ou soumise à un ressort à très faible tarage. Toutes les chambres arrière 14 des accumulateurs sont reliées à une conduite commune 10 qui aboutit à l'une 32, des deux chambres 32 et 33 d'un distributeur 30 à tiroir 31. Le volume défini par les chambres 14, la conduite 10 et la chambre 32 sera ci-après désigné"volume A". Tous les clapets à bille 21,22, 23 sont reliés à une conduite commune 20 qui aboutit à l'autre chambre 33 du distributeur 30. Le volume défini par les espaces situés à l'arrière des billes 21,22, 23, la conduite 20 et la chambre 33 sera ci-après désigné"volume B". Le tiroir 31 du distributeur 30 est d'une part contre tenu par un ressort 34 et d'autre part piloté par une électrovanne proportionnelle 37, représentée de façon schématique. Le tiroir 31 est traversé de part en part par un alésage 35 faisant communiquer l'une avec l'autre les deux chambres 32 et 33. De plus, il comporte un évidemment ou gorge annulaire 36 raccordé à l'alésage 35, de façon à assurer la communication entre la conduite 20 et l'alésage 35 sur une certaine plage de déplacement du tiroir, ainsi que la communication avec une conduite 38 aboutissant au réservoir 7. Lorsque les pièces sont dans la position illustrée à la figure 1, l'électrovanne proportionnelle 37 n'est pas excitée et, sous l'effet du ressort 34, le tiroir 31 se trouve dans la partie droite du distributeur 30. Dans cette position, les deux canalisations 10 et 20 sont fermées par le tiroir 31 ; les accumulateurs 11,12 et 13 sont vides ; les clapets 21,22, 23 fermés et les volumes A et B sont isolés l'un de l'autre. Tout le volume d'huile débité par la pompe (les trois pistons 1,2 et 3) actionne les clapets 5, le débit est maximum. La figure 2 correspond à un débit intermédiaire. Sous l'action de l'électrovanne proportionnelle 37, le tiroir 31 a été légèrement déplacé vers la gauche, en comprimant le ressort 34. La canalisation 10 débouche, au moins partiellement, dans la chambre 32 de sorte que, par la canalisation 35, la gorge annulaire 36 et la canalisation 38, elle communique avec le réservoir 7. Les volumes A et B sont toujours isolés l'un de l'autre. Lorsqu'un piston passe de la position du piston 1 à celle du piston 2, l'accumulateur 12 est légèrement repoussé à l'encontre du ressort 8, puisqu'en aval dudit accumulateur, la pression a été réduite suite à la mise en communication de la canalisation 10 avec le réservoir 7. Aucun débit ne peut passer à travers le clapet à bille 22, parce que la canalisation 20 est fermée par le tiroir 31. Il en résulte que l'accumulateur 12 se remplit d'un volume égal à celui qui s'échappe à travers le tiroir 31 vers le réservoir 7. Le volume d'huile agissant sur le soufflet 6 étant moindre, les déplacements du soufflet 6 sont moindres et le débit de liquide ainsi pompé est moindre. Dès que le débit souhaité est atteint, l'électrovanne 37 est pilotée pour ramener le tiroir en position pour laquelle les conduites 10 et 20 sont fermées, c'est-à-dire la position qu'il occupe à la figure 1. Le système fonctionne alors en circuit fermé, les pistons refoulant dans les accumulateurs une partie de la cylindrée (celle définie au début lorsque le tiroir était ouvert), l'autre partie de la cylindrée pilotant les clapets 5 et soufflets 6. Lors du retour du piston vers le point mort bas, l'accumulateur restitue le volume stocké et évite une ré alimentation par la lunule. Si le besoin en débit augmente, il est nécessaire de remplir à nouveau le volume A pour ramener les accumulateurs 11,12 et 13 vers leur position initiale. Le tiroir 31 est alors piloté par l'électrovanne 37 pour mettre en communication les volumes A et B comme cela est représenté figure 3. Le tarage des ressorts 8 de chaque accumulateur permet de créer une différence de pression qui pousse le volume précédemment accumulé vers le volume A en passant par les clapets anti-retour 21,22, 23 ; le volume B et à travers le tiroir 31. Si le tiroir 31 est maintenu dans cette position, le débit de liquide pompé va vers le débit maximum qui sera obtenu quand tous les accumulateurs seront vidés. Dès que l'électrovanne 37 ramène le tiroir 31 dans la position de la figure 1, la vidange des accumulateurs est interrompue. La dimension des accumulateurs est fonction du débit minimum souhaité pour annuler le débit de la pompe, les accumulateurs sont dimensionnés pour recevoir une quantité d'huile au moins égale à la cylindrée d'un piston. Les avantages de cette disposition par rapport à celle du brevet précédent 01.08017 sont les suivants : - un rendement global meilleur car l'énergie emmagasinée par les accumulateurs est restituée ; - les soufflets 6 ne se déplacent que de la course nécessaire au débit à fournir ; - les variations de débit ne sont pas brutales et n'engendrent pas de chocs mécaniques ; - tous les soufflets ou séparateurs subissent des contraintes équivalentes (le débit est réparti entre tous les soufflets) ce qui donne des fluctuations de débit instantanées (et donc des pressions faibles). REVENDICATIONS 10-Pompe du type dit pompe transfert c'est-à-dire comportant une pompe hydraulique à pistons animés par une came d'un mouvement alternatif de va-et-vient, l'huile pompée par le ou les pistons mettant en mouvement alternatif un ou plusieurs soufflets ou membranes qui pompent le liquide à mettre en oeuvre, dans laquelle la e/lation au régulation du débit du liquide ainsi pompé est obtenue en procédant à une régulation au niveau de l'huile pompée par les pistons, caractérisé par le fait que chaque cylindre dans lequel se déplace un piston (1,2, 3) est reliée d'une part à un accumulateur (11,12, 13) et d'autre part à un clapet anti-retour (21,22, 23) ; lesdits accumulateurs (11,12, 13) et lesdits clapets (21,22, 23) étant reliés par l'intermédiaire d'un dispositif de distribution (30) piloté de façon à pouvoir faire varier la quantité de liquide stocké dans un ou plusieurs accumulateurs (11,12, 13) et donc la quantité d'huile agissant sur les moyens de pompage (5,6) du liquide à délivrer. 20-Pompe selon la revendication 1 dans laquelle les accumulateurs (11,12, 13) sont reliés entre eux par une canalisation (10) aboutissant à une première chambre (32) d'un dispositif de distribution (30) à tiroir (31) de façon à définir un premier volume d'huile (A) ; tandis que tous les clapets anti-retours (21,22, 23) sont reliés entre eux par une canalisation (20) aboutissant à la deuxième chambre (33) dudit dispositif de distribution (30) à tiroir (31) de façon à définir un deuxième volume d'huile (B). 30-Pompe selon les revendications 1 et 2 dans laquelle le tiroir (31) du dispositif de distribution (30) est traversé de part en part par une conduite (35) faisant communiquer les deux chambres (32,33). 40-Pompe selon la revendication 3 dans laquelle le tiroir (31) comporte une gorge périphérique (36), communiquant avec la conduite (35), cette gorge ayant une longueur suffisante pour permettre, selon la position du tiroir (31), soit à la canalisation (20) de communiquer avec la canalisation (10) par l'intermédiaire de la conduite (35) ; soit à la canalisation (10) de communiquer avec une conduite (38) allant au réservoir (7) par l'intermédiaire de ladite conduite (35). 50-Pompe selon la revendication 3 dans laquelle le dispositif de distribution (30) comporte une canalisation (38) permettant au volume (A) de communiquer avec le 1 réservoir 7. 60-Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le tiroir (31) est piloté par une électrovanne (37) à l'encontre d'un ressort de rappel (34) de façon que les déplacements du tiroir (31) aient pour effet : soit de faire communiquer entre eux les volumes (A) et (B) ; soit de les isoler ; soit encore de faire communiquer le volume (A) avec le réservoir (7) auquel cas le volume d'huile évacué vers le réservoir est remplacé par un volume équivalent stocké dans le ou les accumulateurs ce qui modifie l'importance du déplacement des membranes ou soufflets (6) pompant le liquide à délivrer. 70-Pompe selon la revendication 6 dans laquelle le liquide stocké dans les accumulateurs (11,12, 13) est restitué dans le volume (A) lorsqu'une augmentation du débit est nécessaire.