Brevet FR2862354A1 — publié le 20050520

État de la technique L'invention part d'une pompe à cylindrée variable, en particulier d'une pompe à palettes, comportant un boîtier, un rotor agencé dans le boîtier, une bague de positionnement entourant le rotor et présentant une position variable par rapport au rotor, et des moyens de pompage prévus sur le rotor, réalisés en particulier sous forme de palettes mobiles en translation radiale ou en pivotement. On connaît déjà une pompe (DE 195 33 686 C2) dans laquelle un rotor logé avec faculté de rotation est prévu dans un boîtier de la pompe, rotor qui dispose de plusieurs palettes qui sont capables de se déplacer en direction radiale de manière à prendre appui par leurs arêtes radialement extérieures en permanence contre une paroi intérieure d'une bague de positionnement entourant le rotor. Le rotor est entraîné par un arbre, de manière connue. La bague de positionnement peut être pivotée autour de l'arbre dans le boîtier à l'aide d'un pion de positionnement. Une rotation de la bague de positionnement provoque une modification de l'excentricité de la bague de positionnement par rapport au rotor, dont résulte une modification du débit refoulé par la pompe. Au moyen d'un piston chargé par ressort et attaquant le pion de positionnement prévu sur la bague de positionnement, il se produit un déplacement de la bague de positionnement et ainsi une modification de l'excentricité, en fonction de la différence de pression entre la pression de refoulement et la pression d'aspiration, afin d'obtenir ainsi une adaptation correspondante du débit de la pompe. Avantages de l'invention 30 La pompe conforme à l'invention, en particulier la pompe à palettes conforme à l'invention, dont la bague de positionnement est réalisée mobile en translation par rapport au rotor dans le boîtier, présente l'avantage que l'on obtient une optimisation de l'espace structurel du dispositif de réglage de la pompe, en particulier une réduction du nombre des composants. Avantageusement, on peut renoncer ici dans 2862354 2 la pompe à un piston de commande habituel, car la bague de positionnement peut servir simultanément de piston de commande. La structure plus simple conforme à l'invention permet en outre une réduction des coûts et elle est également plus robuste, et de plus, on obtient un trajet de déplacement plus court jusqu'à une course maximale prévue pour la pompe. On obtient également un meilleur comportement de réglage de la pompe. La minimisation du nombre des composants ainsi qu'une simplification de la géométrie des composants de la bague de positionnement sont très avantageuses. Grâce aux dispositions décrites dans ce qui suit, on permet des développements et des améliorations avantageux de la pompe conforme à l'invention. En particulier, on prévoit avantageusement de mettre en oeuvre une ou plusieurs des dispositions préférentielles suivantes: - la bague de positionnement présente des méplats diamétralement opposés sur sa paroi extérieure, qui prennent appui sur des surfaces planes correspondantes dans le boîtier, - le boîtier comprend des éléments d'étanchéité qui attaquent (coopèrent avec) les méplats de la bague de positionnement, - la bague de positionnement comprend des éléments d'étanchéité qui attaquent (coopèrent avec) les surfaces d'appui du boîtier, - les éléments d'étanchéité sont réalisés pour être chargés par de l'huile sous pression et/ou par ressort, - il est prévu au moins deux éléments d'étanchéité, les éléments d'étanchéité sont pressés contre les surfaces d'étanchéité par un élément élastique, - pour la mise en charge des éléments d'étanchéité par de l'huile sous pression, il est prévu un canal vers les éléments d'étanchéité, qui communique avec une chambre sous pression de la pompe, - le canal est prévu dans la bague de positionnement ou dans le boîtier, - la bague de positionnement est attaquée (coopère avec) par un ressort de rappel, - une butée destinée à la bague de positionnement est réalisée à l'opposé du ressort de rappel dans le boîtier, 2862354 3 - les éléments d'étanchéité sont réalisés sous forme de pièce composite de matière plastique avec surmoulage d'un ressort de flexion ou bien sous forme de pièce en tôle mise en forme avec un ressort de flexion soudé sur celle-ci, - la bague de positionnement est entourée par deux chambres, à savoir une chambre de refoulement et une chambre sous pression, de telle sorte qu'en présence d'une différence de pression, il se produit une translation de la bague de positionnement en sens opposé à la force élastique du ressort dans le boîtier, - dans la chambre de refoulement et dans une lumière d'aspiration entre le rotor et la bague de positionnement règne essentiellement la pression du fluide aspiré par la pompe, et dans la chambre sous pression et dans une lumière de refoulement entre le rotor et la bague de positionnement règne essentiellement la pression du fluide refoulé par la pompe. Au moyen d'éléments d'étanchéité qui agissent sur les méplats de la bague de positionnement ou sur des surfaces du boîtier, on peut assurer un étanchement encore amélioré de la bague de positionnement dans le boîtier. De plus, par précontrainte élastique au moyen d'éléments à ressort et/ou sous la pression d'huile exercée sur les éléments d'étanchéité, on peut obtenir un guidage stable de la bague de positionnement, tout en assurant un étanchement efficace. Dessins Des exemples de réalisation de l'invention sont illustrés de façon simplifiée dans les dessins et expliqués plus en détail dans la description. Les figures montrent: figure 1, une coupe transversale à travers une pompe selon un premier exemple de réalisation conforme à l'invention; figure 2, une coupe transversale à travers une pompe selon un second exemple de réalisation conforme à l'invention; et figure 3, une coupe suivant une ligne III-III de la figure 2. 4 Description des exemples de réalisation La figure 1 montre en coupe la structure d'une pompe conforme à l'invention, en particulier d'une pompe à palettes, présentant une excentricité variable pour générer un courant volumique variable en section, selon un premier exemple de réalisation conforme à l'invention. De telles pompes servent de pompes à lubrifiant (pompe à huile) pour un moteur à combustion interne, par exemple à lubrification sous pression en circuit fermé. Le fluide, en particulier sous forme d'huile, est aspiré via une tubulure d'aspiration non illustrée en détail au niveau de la pompe et il est alimenté vers l'intérieur de la pompe via une lumière d'aspiration 4 directement entre une bague de positionnement 6 et un rotor 8. Une chambre de refoulement 10 qui se trouve à l'extérieur de la bague de positionnement 6 et qui est entourée par un boîtier annulaire 3 ou par une portion de boîtier de la pompe est également reliée à la tubulure d'aspiration. De préférence, la pompe est réalisée sous forme de pompe à palettes et elle possède à cet effet plusieurs palettes 12 à titre de moyens de pompage. Cependant, on peut également imaginer une réalisation sous forme de pompe à engrenages à denture intérieure dans laquelle le rotor a la forme d'une roue dentée pour engrener, à titre de moyen de pompage, avec un rotor extérieur réalisé avec une denture correspondante, afin de comprimer le fluide, une adaptation du volume refoulé par la pompe s'effectuant également par modification de l'excentricité via une bague de positionnement. Les palettes 12 sont montées avec faculté de translation radiale dans le rotor 8, de manière à venir s'appliquer par leurs arêtes 14 radialement extérieures contre une paroi intérieure 15 de la bague de positionnement 6. La direction de rotation du rotor 8 est représentée par une flèche 17 dans la figure 1. Le rotor 8 est entraîné par un arbre 18. La bague de positionnement 6 est montée de façon excentrique par rapport à l'arbre 18 ou au rotor 8, de sorte que pour la direction de rotation 17 indiquée et pour la position excentrique montrée de la bague de positionnement 6 par rapport au rotor, le volume de palette défini entre une bague extérieure 19 du rotor 8 des palettes voisines 2 et la paroi intérieure 15 de la bague de positionnement 6 diminue depuis un côté aspiration présentant une lumière d'aspiration 4 vers un côté 2862354 5 pression présentant une lumière de refoulement 5. Par rotation des palettes 12 au moyen de l'arbre d'entraînement 18 ou du rotor 8, le fluide refoulé parvient depuis le côté aspiration présentant la lumière positionnement 6, la lumière d'aspiration 4 occupe une surface plus grande que celle de la lumière de refoulement 5, ce pourquoi il se produit une compression du fluide vers la lumière de refoulement 5 pour la direction de rotation 17 illustrée du rotor 8. La lumière d'aspiration 4 n'est pas agencée exactement à l'opposé de la lumière de refoulement 5, mais elle est légèrement décalée par rapport à la lumière de refoulement 5. Le fluide quitte la pompe hors de la lumière de refoulement 5 via une tubulure de refoulement non illustrée prévue au niveau de la pompe. 1.5 Conformément à l'invention, la modification du volume refoulé géométrique s'effectue par déplacement linéaire ou par mouvement en ligne droite de la bague de positionnement 6 par rapport au rotor 8. Avantageusement, on peut ici renoncer à un piston de commande chargé par ressort qui était en fait nécessaire jusqu'à présent. Ainsi, la bague de positionnement 6 sert à la fois de piston de commande. A cet effet, la bague de positionnement 6 présente sur sa périphérie extérieure deux méplats 20 diamétralement opposés qui sont guidés dans le boîtier 3. La bague de positionnement 6 présente sensiblement la forme d'un cylindre creux dont la paroi extérieure 21 comprend les deux méplats 20 qui sont écartés de 180 l'un de l'autre et qui couvrent chacun une zone angulaire par exemple d'environ 45 . Le guidage de la bague de positionnement 6 s'effectue dans le boîtier 3 par des surfaces 22 planes parallèles réalisées en correspondance du côté boîtier et prévues de façon diamétralement opposée en correspondance des méplats 20, de sorte qu'il résulte un guidage en ligne droite (horizontalement dans la figure 1) de la bague de positionnement 6 dans le boîtier 3 de la pompe. Dans le boîtier 3, la bague de positionnement 6 est entourée par deux chambres en forme de haricot et formant une portion de couronne, à d'aspiration vers un côté pression 11 présentant la lumière de refoulement 5. Dans l'espace entre le rotor 8 et la bague de 2862354 6 savoir la chambre de refoulement 10 et la chambre de pression 11 opposées de taille légèrement plus petite. La chambre de refoulement communique avec le fluide aspiré par la lumière d'aspiration 4 et la chambre de pression 11 communique avec le fluide comprimé à la lumière de refoulement 5. Le déplacement de la bague de positionnement 6 s'effectue par exemple par voie hydraulique à l'aide d'huile sous pression et est provoqué par la différence de pression entre la chambre de refoulement 10 et la chambre de pression 11. Au moyen d'un ressort de rappel 30 qui est logé par exemple dans la chambre de refoulement 10, la bague de positionnement 6 est pressée contre une butée 25 prévue à l'opposé du ressort de rappel 30 au niveau du boîtier 3, butée qui est prévue dans la chambre de pression 11 et qui est réalisée par exemple sous forme de goujon. Tout comme la butée 25, le ressort de rappel 30 est décalé d'environ 90 par rapport aux surfaces de butée 22. Pour un débit refoulé initial, il n'existe qu'une faible différence de pression entre la pression dans la chambre de refoulement 10 et la pression dans la chambre de pression 11, de sorte qu'il existe une déviation maximale de la bague de positionnement 6 ou une course maximale. Celle-ci correspond à la position de repos de la pompe, la bague de positionnement 6 prenant appui contre la butée 25, comme le montre la figure 1. Lors d'une augmentation de la différence de pression entre la pression dans la chambre de refoulement 10 et la pression dans la chambre de pression 11, due au refoulement par la pompe, la bague de positionnement 6 est poussée en direction du ressort de rappel 30 (vers la gauche dans la figure 1), la course diminuant par la réduction de l'excentricité. Le ressort de rappel 30 qui repousse la bague de positionnement 6 contre la chambre de pression 11 est réalisé par exemple avec deux ressorts agissant parallèlement, par exemple des petits ressorts hélicoïdaux dans un grand ressort hélicoïdal. Il est également possible de réaliser le ressort de rappel 30 sous forme de ressort de flexion que l'on peut alors réaliser sous forme de pièce cintrée poinçonnée en tôle, avec optimisation de l'espace structurel. 2862354 7 La force sur la bague de positionnement 6 résulte de la différence de pression entre la pression dans la chambre de refoulement 10 et la pression dans la chambre de pression 11, qui pousse la bague de positionnement 6 dans le sens d'une réduction de l'excentricité de la pompe jusqu'à la déviation maximale (vers la gauche dans la figure 1), la bague de positionnement 6 étant soulevée de la butée 25. Le déplacement en translation de la bague de positionnement 6 se poursuit jusqu'à obtenir une course nulle ou un débit géométrique de zéro litre par minute. On peut donc obtenir le comportement de régulation de la pompe par adaptation/dimensionnement correspondant du ressort de rappel 30. Grâce à des éléments d'étanchéité 33 logés dans le boîtier 3 de la pompe à l'opposé des méplats 20 de la bague de positionnement et agissant sur les méplats 20 de la bague de positionnement 6, on peut obtenir un étanchement encore amélioré de la bague de positionnement 6 qui est montée au niveau du gradient de pression entre la chambre de refoulement 10 et la chambre de pression 11. Les éléments d'étanchéité 33 peuvent être réalisés de manière à être chargés par de l'huile sous pression et/ou également par ressort, afin d'empêcher le passage de l'huile depuis la chambre de pression 11 jusque dans la chambre de refoulement 10. De préférence, on prévoit deux éléments d'étanchéité 33 ou plus, qui peuvent se trouver de part et d'autre des méplats 20 ou également sur un seul côté. A cet effet, on prévoit par exemple un élément poussoir 28 qui est logé dans une gorge 29 dans le boîtier 3 et qui pousse sur les méplats 20 de la bague de positionnement 6. Outre la réalisation décrite du rotor 6, on peut également imaginer une réalisation du rotor avec une bague de guidage intérieure qui s'étend dans un arbre central et qui s'appuie sur une bague de guidage extérieure, comme ceci ressort à titre d'exemple du document DE 4428410 C2. La figure 2 montre un second exemple de réalisation conforme à l'invention de la pompe, tous les composants identiques ou ayant la même fonction étant désignés par les mêmes chiffres de référence. A la différence de l'exemple de réalisation selon la figure 1, les éléments 2862354 8 d'étanchéité 33 ne sont pas prévus à l'opposé l'un de l'autre, mais seulement sur un côté du méplat 20 de la bague de positionnement 6. Lesdits au moins deux éléments d'étanchéité 33 ou joints d'étanchéité peuvent être intégrés chacun dans une gorge 29 dans la bague de positionnement 6, comme illustré. Dans un mode de réalisation qui n'est pas illustré, il est également possible de prévoir les deux gorges non pas dans la bague de positionnement 6, mais sur un côté dans le boîtier 3 de la pompe, de manière similaire à la figure 1. On peut également imaginer de prévoir une gorge avec le joint 33 dans la bague de positionnement 6 et de prévoir l'autre joint 33 avec la gorge correspondante sur le même côté dans le boîtier 3 ou sur le côté opposé dans le boîtier 3. Un élément élastique 36 assure un pressage des éléments d'étanchéité 33 ou des joints contre les surfaces correspondantes 22 du boîtier. Il est également possible de réaliser la précontrainte des éléments d'étanchéité 33 par une pression d'huile, à la place des éléments élastiques 36 ou en supplément à ceux-ci. Grâce à la précontrainte élastique au moyen des éléments élastiques 36 ou par la pression d'huile, la bague de positionnement 6 est poussée contre les surfaces 22 dans le boîtier 3, pour un guidage stable lors du déplacement en translation, afin d'étancher ainsi de façon efficace la chambre de pression 11 par rapport au reste de la chambre intérieure 10 de la pompe. Ceci est avantageux en particulier dans le cas de la réalisation habituelle de la bague de positionnement 6 en acier ou en acier fritté et du boîtier 3 en alliage d'aluminium grâce au transfert thermique de la pompe. Un élément d'étanchéité 33 muni de l'élément élastique 36 est illustré plus en détail dans la figure 3 dans une coupe suivant une ligne III-III de la figure 2. A titre d'élément d'étanchéité 33, on peut utiliser des baguettes d'étanchéité en matière plastique, en acier (en particulier fritté) ou en tôle. Les joints 33 peuvent être réalisés sous forme de pièce composite en matière plastique avec surmoulage d'un ressort de flexion ou bien sous forme de pièce en tôle mise en forme avec un ressort de flexion soudé sur celle-ci. L'huile sous pression pour 2862354 9 serrer/plaquer les éléments d'étanchéité 33 peut être amenée à travers un canal 40 dans la bague de positionnement 6 jusqu'en arrière des éléments d'étanchéité 33. Le canal 40 va depuis les éléments d'étanchéité 33 jusqu'à la chambre de pression 11 et il est prévu dans la zone d'un méplat 20 de la bague de positionnement 6. Le canal 40 s'étend depuis un côté frontal 39 de la bague de positionnement 6 dans la chambre de pression 11 par exemple en étant légèrement coudé horizontalement jusqu'aux deux joints 33. Au cas où au moins un élément d'étanchéité 33 serait logé dans le boîtier 3, le canal 40 peut s'étendre également dans le boîtier 3, afin d'établir une liaison depuis la chambre de pression 11 jusqu'à l'élément d'étanchéité 33. Revendications 1. Pompe à cylindrée variable, en particulier pompe à palettes, comportant un boîtier (3), un rotor (8) agencé dans le boîtier (3), une bague de positionnement (6) entourant le rotor (8) et présentant une position variable par rapport au rotor (8), et des moyens de pompage prévus sur le rotor (8), réalisés en particulier sous forme de palettes (12) mobiles en translation radiale ou en pivotement, caractérisée en ce que la bague de positionnement (6) est réalisée mobile en translation par rapport au rotor (8) dans le boîtier (3). 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bague de positionnement (6) présente des méplats (20) diamétralement opposés sur sa paroi extérieure (21), qui prennent appui sur des surfaces planes correspondantes (22) dans le boîtier (3). 3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le boîtier (3) comprend des éléments d'étanchéité (33) qui attaquent les méplats (20) de la bague de positionnement (6). 4. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bague de positionnement (6) comprend des éléments d'étanchéité (33) qui attaquent les surfaces d'appui (22) du boîtier (3). 5. Pompe selon l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que les éléments d'étanchéité (33) sont réalisés pour être chargés par de l'huile sous pression et/ou par ressort. 6. Pompe selon l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisée 30 en ce qu'il est prévu au moins deux éléments d'étanchéité (33). 7. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que les éléments d'étanchéité (33) sont pressés contre les surfaces d'étanchéité (21; 22) par un élément élastique (36). 2862354 11 8. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que pour la mise en charge des éléments d'étanchéité (33) par de l'huile sous pression, il est prévu un canal (40) vers les éléments d'étanchéité (33), qui communique avec une chambre sous pression (11) de la pompe. 9. Pompe selon la revendication 8, caractérisée en ce que le canal (40) est prévu dans la bague de positionnement (6) ou dans le boîtier (3). 10. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bague de 10 positionnement (6) est attaquée par un ressort de rappel (30). 11. Pompe selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'une butée (25) destinée à la bague de positionnement (6) est réalisée à l'opposé du ressort de rappel (30) dans le boîtier (3). 12. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que les éléments d'étanchéité (33) sont réalisés sous forme de pièce composite de matière plastique avec surmoulage d'un ressort de flexion (36) ou bien sous forme de pièce en tôle mise en forme avec un ressort de flexion (36) soudé sur celle-ci. 13. Pompe selon la revendication 10, caractérisée en ce que la bague de positionnement (6) est entourée par deux chambres, à savoir une chambre de refoulement (10) et une chambre sous pression (11), de telle sorte qu'en présence d'une différence de pression, il se produit une translation de la bague de positionnement (6) en sens opposé à la force élastique du ressort (30) dans le boîtier (3). 14. Pompe selon la revendication 13, caractérisée en ce que dans la chambre de refoulement (10) et dans une lumière d'aspiration (4) entre le rotor (8) et la bague de positionnement (6) règne essentiellement la pression du fluide aspiré par la pompe, et dans la chambre sous pression (11) et dans une lumière de refoulement (5) entre le rotor (8) et la bague de positionnement (6) règne essentiellement la pression du fluide refoulé par la pompe.