Brevet FR2854220A1 — publié le 20041029

i L'invention concerne une roue dentée destinée à une pompe à engrenages, ainsi qu'une pompe à engrenages munie d'une telle roue. De telles pompes à engrenages sont utilisées notamment dans les systèmes d'alimentation en carburant des moteurs tels que les 5 turboréacteurs, ou dans des système d'alimentation en huile, en eau ou en tout autre fluide suffisamment peu visqueux pour être déplacé à l'aide d'engrenages montés sur au moins deux pignons ou roues dentées. Classiquement, comme il apparaît sur la figure 1, une telle pompe à engrenages 20 est constituée de deux roues dentées 22, 22' 10 animées en sens inverse (flèches 24, 24' d'un mouvement circulaire continu. L'une des roues (roue 22) est menante et l'autre roue est menée (roue 229. On réalise ainsi le déplacement d'un fluide depuis un espace amont d'alimentation 26 vers un espace aval de refoulement 28. Les roues dentées représentées sont à denture droite mais on 15 envisage d'appliquer l'invention à des roues dentées ayant d'autres types de denture, par exemple une denture hélicoïdale. Egalement la pompe à engrenages représentée est une pompe à engrenages extérieurs mais elle peut s'appliquer à des pompes à engrenages intérieurs (c'est à dire une roue dentée avec une denture extérieure placée dans une roue plus 20 grande équipée d'une denture intérieure). De manière fréquente, les pompes à engrenages présentent une usure assez rapide du fait du pic de pression engendré lors de l'engrènement. En effet, lorsque la pompe à engrenages est en 25 fonctionnement, il se forme, dans la zone d'engrènement illustrée de manière agrandie sur la figure 2, un espace 30 qui se ferme lorsque deux couples de dents adjacentes (22a,22'a et 22b, 22'b) sont en contact. Dans la position de la figure 2, ces contacts ont lieu aux points Cl et C2 qui sont situés sur la ligne de conduite 32 sur lequel se positionnent et se 30 déplacent le point ou les deux points de contact. En effet, il y a un ou deux points de contact selon la phase de l'engrènement (il faut noter que d'autre types de pompes non représentées peuvent présenter un nombre de points de contact pouvant être supérieur à deux dans certaines positions). Cet espace 30 voit son volume varier car les dents engrenées ont leurs points de contact Cl et C2 qui se déplacent le long de la ligne de conduite 32 au fur et à mesure de la rotation. Dans un premier temps, le volume de cet espace 30 diminue de 5 sorte que le fluide présent dans cet espace 30 et qui est quasiment incompressible, est soumis à une forte augmentation de pression d'o des fuites par jets à grande vitesse au niveau des contacts, ce qui entraîne des perturbations de l'écoulement du liquide, notamment par des phénomènes de vortex et de cavitation. Dans un second temps, le volume de cet espace 30 augmente, de sorte que cela entraîne une dépression de liquide et des jets vers l'intérieur de cet espace 30 avec des phénomènes similaires. Ces variations de pression créent également des pics de pression dans l'espace d'engrènement 30, notamment au fond de la zone 15 inter-denture. Ces phénomènes de fortes variations de pression engendrent, en particulier du fait du phénomène de cavitation, une érosion des flancs des dents (22a, 22b, 22c... ;22'a, 22'b...), au niveau desquels s'effectue l'alimentation en liquide vers l'espace 30 de la zone d'engrènement et le 20 refoulement du liquide depuis cet espace 30. D'autres conséquences néfastes de ces fortes variations de pression sont une instabilité des paliers et une baisse du rendement volumétrique de la pompe à engrenages compte tenu notamment des fuites de liquide mentionnées précédemment. Jusqu'à présent, il a été proposé (GB1263921) de réaliser des rectifications d'usinage sur un des flancs des dents afin de créer des creux augmentant le volume de l'espace fermé de la zone d'engrènement, ce qui a pour but de permettre la réduction du pic de pression. Il a aussi été proposé (EP0754859) de réaliser cette rectification 30 selon un profil qui débouche à la fois sur un des flancs (pression côté refoulement) et sur le sommet des dents: cette solution reste toutefois très insatisfaisante puisqu'elle ne permet pas de réduire de manière suffisante les pics de pressions pour en annuler les effets néfastes. La présente invention a pour objectif de fournir une roue 35 dentée et une pompe d'engrenages munie d'une telle roue dentée, permettant de fortement diminuer, voire d'annuler les pics de pression dans l'espace d'engrènement pour tendre à faire disparaître leurs conséquences négatives sur la pompe. A cet effet, selon la présente invention, la roue dentée se caractérise en ce qu'elle comporte un nombre pair de dents, en ce qu'une 5 dent sur deux est une dent rognée munie d'au moins un passage débouchant sur les deux flancs de ladite dent rognée afin de permettre la communication de fluide entre l'espace de la zone d'engrènement et l'espace amont d'alimentation ou l'espace aval de refoulement. De cette manière, on comprend que par la présence d'au moins 10 un passage débouchant sur les deux flancs de ladite dent rognée, l'espace d'engrènement n'est plus fermé mais reste ouvert en permanence soit sur l'espace amont d'alimentation soit sur l'espace aval de refoulement. Ce passage n'étant présent qu'une dent sur deux, on maintient la continuité hydraulique du fluide dans la zone d'engrènement, c'est-à15 dire la fonction de pompage, en empêchant la communication de fluide entre l'espace amont d'alimentation et l'espace aval de refoulement. En effet, de cette manière, on a, à chaque instant de toute la phase d'engrènement, qu'un seul couple de dents en contact étanche. Egalement, il faut noter que pour assurer la continuité de 20 l'engrènement mécanique, ce passage (ou ces passages) n'est pas présent sur toute la largeur de la dent rognée, afin que cette dent conserve sa fonction d'engrènement. De cette manière, lorsque pour une roue dentée donnée, un couple de dents cesse d'être en contact, c'est un autre couple de dents qui vient en contact et il y a alternativement communication de 25 fluide entre d'une part un nouvel espace d'engrènement et d'autre part l'espace amont d'alimentation et l'espace aval de refoulement. Globalement, grâce à l'agencement selon la présente invention, par une séparation des contacts d'engrènement mécanique et ceux d'étanchéité hydraulique, il est possible de réaliser le pompage sans avoir 30 recours à un espace d'engrènement fermé. De préférence, ledit passage est une rainure transversale débouchant sur les deux flancs et sur le sommet de ladite dent rognée. Un tel agencement permet de réaliser un ou plusieurs passage de fluide en tête de dent par un usinage simple à mettre en oeuvre. Selon une disposition préférentielle, chaque dent rognée porte au moins deux rainures transversales. Selon un autre mode de réalisation ledit passage est un conduit transversal ouvert sur les deux flancs de ladite dent rognée. Selon ce mode de réalisation, le passage n'est donc pas ouvert sur le sommet de la dent rognée, ce qui permet de maintenir un contact mécanique d'engrènement également à l'emplacement du passage. Selon une autre disposition préférentielle, ledit passage débouche également sur une face latérale de ladite dent rognée. Une telle disposition est également simple à mettre en oeuvre par usinage. La présente invention porte aussi sur une pompe à engrenages 10 comprenant au moins deux roues dentées, caractérisée en ce qu'au moins une roue sur deux est réalisée conformément au type de roue dentée précité. Selon une disposition préférentielle, la présente invention porte sur une telle pompe à engrenages qui comporte une première et une 15 deuxième roues conformes au type de roue dentée précité et chaque dent rognée de la première roue est apte à venir en contact avec une dent rognée de la deuxième roue. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en 20 référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1, déjà décrite, montre schématiquement et en coupe, une pompe à engrenages, - la figure 2, déjà décrite, montre de manière agrandie le détail II de la figure 1 correspondant à la zone d'engrènement de l'art 25 antérieur, - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 montrant deux roues dentées selon un premier mode de réalisation de la présente invention, - les figures 4 à 6 montrent en perspective plusieurs variantes 30 de réalisation d'une dent rognée de la roue dentée selon l'invention de la figure 3, - la figure 7 est une vue similaire à celle de la figure 2 montrant deux roues dentées selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention, et - les figures 8 et 9 montrent en perspective deux variantes de réalisation d'une dent rognée de la roue dentée selon l'invention de la figure 7. Les deux modes de réalisation d'une roue dentée selon la 5 présente invention qui sont illustrés sur les figures 3 à 9 reprennent les signes de références déjà utilisés en relation avec les figures 1 et 2 de l'art antérieur, pour autant qu'elles concernent les mêmes éléments. Si ces éléments remplissent la même fonction mais qu'ils ont été modifiés conformément à la présente invention, alors il porte le signe de 10 référence utilisé aux figures 1 et 2, augmenté d'une valeur 100 pour le premier mode de réalisation et d'une valeur 200 pour le deuxième mode de réalisation. On se reportera maintenant aux figures 3 à 6 illustrant le premier mode de réalisation d'une roue dentée selon la présente 15 invention. Ainsi, comme il apparaît sur la figure 3, les deux roues dentées 122 et 122' présentent toutes les deux un nombre pair de dents, une dent sur deux étant une dent rognée. Il est entendu que l'invention s'applique dans le cas o les deux roues dentées 122 et 122' présentent le même 20 nombre pair de dents ainsi que dans le cas o le nombre pair de dents n'est pas le même pour chacune de ces deux roues 122 et 122'. Plus précisément, la première roue dentée 122 comprend alternativement une dent pleine 122B et une dent rognée 122A et la deuxième roue dentée 122' comprend également alternativement une 25 dent pleine 122'B et une dent rognée 122'A. Le montage est effectué de manière à ce que, comme il apparaît sur la figure 3, lorsqu'il y a contact au niveau d'une dent rognée, une dent rognée 122A de la roue dentée menante 122 est alors en contact avec une dent rognée 122'A de la roue menée 122'. Les dents rognées 122A et 122'A sont différentes des dents pleines 122B et 122'B en ce qu'elles sont munies d'un ou plusieurs passages 134 sur au moins une portion de leur largeur, mais en aucun cas sur toute leur largeur. Du fait de ce ou ces passages 134, on maintient un 35 engrènement mécanique entre deux dents 122A et 122'A (ou 122B et 122'B) par les flancs, à côté du ou des passages 134, au niveau des points de contacts Cl et C2, tandis que les contacts d'étanchéité hydraulique ente les roues dentées 122 et 122' ont été modifiés. En effet, au niveau du point de contact C2, les dents 122B et 122'B qui sont en contact étant de type plein, il y a à la fois un contact d'engrènement mécanique et un contact d'étanchéité hydraulique. Par contre, au niveau du point de contact Cl, un contact d'engrènement mécanique est conservé entre les dents rognées 122A et 122'A (sur la portion de la largeur des dents rognées 122A et 122'A non munie d'un passage 134) mais il n'y a pas d'étanchéité hydraulique 10 puisque l'espace d'engrènement 130 est ouvert au niveau du passage 134 adjacent au point de contact CI, l'espace 130 étant, dans la position illustrée sur la figure 3, ouvert en direction de l'espace amont d'alimentation 26. Pour que cette ouverture de l'espace 130, soit en direction de 15 l'espace amont d'alimentation 26, soit en direction de l'espace aval de refoulement 28, soit réalisée dans toutes les positions d'engrènement entre les roues dentées 122 et 122', il convient de réaliser le rognage des dents rognées 122A et 122'A depuis le sommet de la dent au moins jusqu'au rayon correspondant au point o se situe le point du profil qui 20 vient couper la ligne d'action. Ce rayon théorique rw indiqué sur la figure 3 se calcule de manière connue en soi. Selon ce premier mode de réalisation, le passage 134 est donc formé d'une rainure transversale débouchant à la fois sur le sommet de la 25 dent et sur les flancs de la dent. Plusieurs variantes de réalisation de ce premier mode de réalisation sont illustrées sur les figures 4 à 6. Dans le cas de la figure 4, chaque dent 122A comporte un seul passage 134 formé d'un évidement débouchant sur le sommet S et les 30 flancs Fl et F2 de la dent 122A, au niveau d'une portion centrale de la largeur de cette dent 122A. Dans le cas de la variante de la figure 5, la dent rognée 122A comporte trois passages 134, réalisés chacun sous la forme d'une rainure transversale débouchant sur le sommet S et sur les flancs Fl et F2, ces 35 trois passages 134 étant régulièrement répartis le long de la largeur de la dent rognée 122A sans atteindre les faces latérales La et L2. Dans le cas de la variante de réalisation illustrée sur la figure 6, la dent rognée 122A comporte deux passages 134 formés chacun d'un évidement débouchant à la fois sur le sommet S, sur les deux flans Fi et F2 et sur l'une des deux faces latérales L1 et L2 de la dent rognée 122A. On comprend que de telles réalisations assurent à la fois un contact mécanique, au niveau des zones restées intactes de la tête de la dent, entre les passages 134, et une mise en communication de fluide depuis l'espace 130 au niveau du ou des passages 134 équipant les dents rognées 122A ou 122'A. La réalisation du ou des passages 134 au moyen d'une rainure transversale correspond à un usinage relativement aisé à mettre en ceuvre. Sur la figure 3, la zone d'engrènement illustrée correspond à une pompe à engrenages comprenant deux roues dentées 122 et 122' 15 identiques, qui sont donc réversibles. Il faut noter que l'on peut également réaliser une pompe à engrenages munie de deux roues dentées dont l'une seulement d'entre elles est réalisée conformément à l'invention, ce qui présenterait une solution intermédiaire en termes de résultats, entre une pompe à 20 engrenages actuellement utilisée et la solution illustrée sur la figure 3. On se reportera maintenant aux figures 7 à 9 illustrant un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Comme il apparaît sur la figure 7, les roues dentées 222 et 222' présentent également un nombre pair de dents, une dent sur deux étant 25 une dent rognée selon une configuration différente de celle du premier mode de réalisation. Plus précisément, la roue dentée 222 comprend alternativement une dent pleine 222B et une dent rognée 222A et la deuxième roue dentée 222' comprend alternativement une dent pleine 222'B et une dent 30 rognée 222'A. Les dents rognées 222A et 222'A, qui sont visibles de manière plus précise en perspective sur les figures 8 et 9, sont munies d'un ou de plusieurs passages 234 réalisés sous la forme d'un conduit transversal. Comme on peut le voir sur la figure 7, un tel conduit transversal 35 234 qui traverse la dent rognée 222A en débouchant sur les deux flancs Fl et F2, sans déboucher sur le sommet S permet également à l'espace 230 d'être toujours ouvert. Cela est possible pour autant que le point de contact Cl reste situé, au niveau d'un des flancs de la dent rognée 222A, à une hauteur 5 au-delà du rayon rw. En effet, comme dans le cas du premier mode de réalisation illustré sur les figures 3 à 6, le ou les passages 234 s'étendent à une profondeur mesurée depuis le sommet S de la dent rognée 222A comprenant au moins le rayon rw. Dans le cas de la variante illustrée sur la figure 8, le passage 10 234 est réalisé de manière unitaire et centré au milieu de la largeur de la dent rognée 222A. Dans l'autre variante de réalisation illustrée sur la figure 9, la dent rognée 222A comporte trois passages 234 formés chacun d'un conduit transversal, ces trois passages 234 étant régulièrement répartis le 15 long de la largeur de la dent rognée 222A à la même hauteur par rapport au sommet S de cette dent et sans déboucher sur les faces latérales de la dent 222A. La mise en place des profils de denture des roues dentées selon la présente invention sur les pompes à engrenages permet donc de faire 20 diminuer, et dans certains cas de faire disparaître, le pic de pression engendré lors de l'engrènement. Cette solution est donc extrêmement avantageuse puisqu'elle permet d'une part de réduire la cavitation et donc l'érosion locale des flancs des dents de pignons (ou roues dentées) et d'autre part de 25 stabiliser les paliers en diminuant fortement ou en annulant les charges dynamiques dues à ce pic de pression, d'o il en résulte une augmentation des performances volumétriques globales de la pompe. REVENDICATIONS 1. Roue dentée (122, 122';222, 222') destinée à une pompe à engrenages (20), caractérisée en ce qu'elle comporte un nombre pair de dents (122A, 122B, 122'A, 122'B;222A, 222B, 222'A, 222'B), en 5 ce qu'une dent sur deux est une dent rognée (122A, 122'A;222A, 222'A) munie d'au moins un passage (134; 234) débouchant sur les deux flancs (F1, F2) de ladite dent rognée (122A, 122'A;222A, 222'A) afin de permettre la communication de fluide entre l'espace (130;230) de la zone d'engrènement et l'espace amont d'alimentation (26) ou l'espace aval de 10 refoulement (28). 2. Roue dentée (122, 122') selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit passage est une rainure transversale (134) débouchant sur les deux flancs (F1, F2) et le sommet (S) de ladite dent rognée (122A, 122'A). 3. Roue dentée (122, 122) selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque dent rognée (122A, 122'A) porte au moins deux rainures transversales (134). 4. Roue dentée (222, 222') selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit passage est un conduit transversal (234) 20 ouvert sur les deux flancs de ladite dent rognée (222A, 222'A). 5. Roue dentée (122, 122' ;222, 222') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit passage (134; 234) débouche également sur une face latérale (L1, L2) de ladite dent rognée (122A, 122'A;222A, 222'A). 6. Pompe à engrenages (20) comprenant au moins deux roues dentées (122, 122' ;222, 222', caractérisée en ce qu'au moins une roue sur deux est réalisée selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Pompe à engrenages (20) selon la revendication 6, 30 caractérisée en ce qu'elle comporte une première et une deuxième roues (122, 122' ;222, 222') conformes à l'une quelconque des revendications 1 à 5 et en ce que chaque dent rognée (122A;222A) de la première roue (122; 222) est apte à venir en contact avec une dent rognée (122'A;222'A) de la deuxième roue (122' ;222').