Brevet FR2878910A1 — publié le 20060609

POMPE ROTATIVE A MODE DE FONCTIONNEMENT REGLABLE, ET APPLICATION. L'invention concerne, de façon générale, le domaine des pompes et notamment des pompes hydrauliques. Plus précisément, l'invention concerne, selon son premier aspect, une pompe rotative comprenant au moins un piston dont une première extrémité est montée coulissante dans un cylindre suivant un mouvement alternatif et dont une seconde extrémité est guidée sur un premier profil défini par une came, le cylindre et la came étant montés rotatifs l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation perpendiculaire à un plan contenant le mouvement alternatif du piston, et le premier profil de la came présentant des points séparés de l'axe de rotation par des distances différentes incluant au moins une première distance minimale et une première distance maximale. Des pompes de ce type sont bien connues de l'homme du métier, et des exemples en sont donnés par les brevets US 4 173 437, US 3 771 506, ou encore US 5 404 855. Les pompes de ce type peuvent recevoir de nombreuses applications, mais sont notamment utilisées dans les systèmes d'injection haute pression à rampe commune pour moteur diesel. Dans cette application au moins, une pompe de ce type doit respecter un cahier des charges très contraignant. En particulier, une telle pompe doit être en mesure de délivrer du carburant à la pression maximale exigée par l'application moteur concernée, par exemple à 1600 bars. 2 2878910 Elle doit également pouvoir fournir le débit haute pression dont a besoin le moteur sur tout le domaine de fonctionnement et pendant toute la durée de vie de la rampe. Le couple d'entraînement d'une telle pompe et ses harmoniques doivent répondre à des critères imposés, notamment par le dimensionnement de la distribution. Le rendement mécanique d'une telle pompe doit être le plus élevé possible. Chaque piston doit suivre le profil de came sans décollement, faute de quoi la pompe présente une fiabilité réduite et un bruit de fonctionnement excessif. Enfin, la pompe doit fournir la pression la plus élevée possible à faible régime, cette caractéristique ayant un impact considérable sur le démarrage à froid du moteur. De façon plus générale, et quelle que soit l'application envisagée, le profil de la came d'une pompe du type précité résulte d'un compromis entre de nombreuses exigences, parfois antinomiques. Dans ce contexte, l'invention a pour but de proposer une pompe dont la conception se libère des compromis délicats entre ces exigences. A cette fin, la pompe de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce que la came présente un deuxième profil de came espacé du premier profil de came le long de l'axe de rotation et présentant des points séparés de l'axe de rotation par des distances différentes incluant au moins une deuxième distance minimale et une deuxième distance maximale, et en ce que la came et le cylindre sont montés mobiles l'un par rapport à l'autre en translation suivant l'axe de rotation, ce dont il résulte que la seconde extrémité du piston est, en fonction de la position de translation relative adoptée par la came et le cylindre, guidée sur le premier profil ou sur le deuxième profil de la came. L'invention concerne également l'application de la pompe ainsi définie à la compression de carburant dans un système d'injection haute pression à rampe commune pour moteur diesel. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique générale d'un système d'injection haute pression à rampe commune pour moteur diesel; - la figure 2 est une vue en coupe, suivant un plan T transversal à l'axe de rotation, du corps d'une pompe 20 conforme à l'invention et à came externe; - la figure 3A est une vue de côté d'une came utilisée dans une pompe connue à came interne; - la figure 3B est une vue en coupe de la came illustrée à la figure 3A, observée suivant l'incidence définie par les flèches IIIBI:IIB de la figure 3A; - la figure 4A est une vue de côté d'une came utilisable dans une pompe à came interne et conforme à l'invention; - la figure 4B est une vue en coupe de la came 30 illustrée à la figure 4A, observée suivant l'incidence définie par les flèches IVB-IVB de la figure 4A; 4 2878910 - la figure 5A est une vue de côté d'une came utilisée dans une pompe connue à came externe; - la figure 5B est une vue en coupe de la came illustrée à la figure 5A, observée suivant l'incidence 5 définie par les flèches VB-VB de la figure 5A; - la figure 6A est une vue de côté d'une came utilisable dans une pompe à came externe et conforme à l'invention; et - la figure 6B est une vue en coupe de la came illustrée à la figure 6A, observée suivant l'incidence définie par les flèches VIBVIB de la figure 6A. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne une pompe rotative par exemple destinée à mettre sous pression le carburant utilisé dans un système d'injection haute pression à rampe commune pour moteur diesel. Un tel système, schématiquement illustré à la figure 1, comprend de façon connue un réservoir RSV de carburant à basse pression, la pompe PMP, une rampe commune RMP, et des injecteurs INJ. La pompe PMP puise le carburant dans le réservoir RSV et le délivre sous pression à une entrée de la rampe commune RMP. Cette rampe comprend elle-même une pluralité de sorties dont chacune alimente un injecteur INJ 25 correspondant. La pompe (figure 2) comprend un ou plusieurs pistons tels que 1 et la, chaque piston ayant une première extrémité, telle que 11 ou lla, montée coulissante dans un cylindre 2 ou 2a correspondant suivant un mouvement alternatif, et une seconde extrémité, telle que 12 ou 12a, guidée sur un profil 31 défini par une came 3. Cette pompe est par exemple réalisée à partir d'une platine 4 dans laquelle sont agencés les différents cylindres, tels que 2 et 2a. La deuxième extrémité 12 ou 12a de chaque piston tel que 1 ou la est équipée d'un patin 5 ou d'un galet, par l'intermédiaire duquel cette extrémité est appuyée sur le profil 31 de la came 3. La came 3 et chaque cylindre 2 ou 2a sont montés rotatifs l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation X qui est perpendiculaire à la génératrice de chaque cylindre et au plan T contenant le mouvement alternatif de chaque piston 1 ou la, ce plan T étant constitué par le plan de la figure 2 dans le cas de la pompe illustrée. Pour assurer le mouvement alternatif des pistons 1 et la dans leurs cylindres respectifs 2 et 2a, le profil 31 de la came 3 suit évidemment un trajet qui est différent d'un cercle centré sur l'axe de rotation X et présente donc des points séparés de l'axe de rotation X par des distances différentes, l'un ou plusieurs de ces points étant à une distance minimale de l'axe X et l'un ou plusieurs de ces points étant à une distance maximale de cet axe. Selon l'invention, d'une part la came 3 présente un deuxième profil de came 32 espacé du premier profil de came 31 le long de l'axe de rotation X, et d'autre part la came 3 et chaque cylindre, tel que 2 ou 2a, sont montés mobiles en translation l'un par rapport à l'autre suivant cet axe de rotation X. Dans l'exemple illustré à la figure 2, la came 3 et la platine 4 sont donc montées mobiles en translation l'une par rapport à l'autre le long de l'axe de rotation 6 2878910 X, de sorte que la seconde extrémité 12 ou 12a de chaque piston 1 ou la est, en fonction de la position de translation relative adoptée par la came 3 et la platine 4, guidée sur le premier profil 31 ou sur le deuxième profil 32 de la came 3. Le deuxième profil de came 32 présente, comme le premier profil de came 31, des points séparés de l'axe de rotation X par des distances différentes, l'un ou plusieurs de ces points étant séparés de l'axe X par une distance minimale, et l'un ou plusieurs de ces points étant séparés de l'axe X par une distance maximale. Cependant, toute liberté est laissée au concepteur de la pompe pour prévoir que les profils de came 31 et 32 soient différents l'un de l'autre, par exemple par la valeur de la distance minimale, par la valeur de la distance maximale, ou encore par la loi d'évolution de la distance minimale à la distance maximale. Il est même également possible de prévoir que les profils de came 31 et 32 soient rigoureusement les mêmes, ces profils étant alors néanmoins décalés l'un de l'autre non seulement par translation le long de l'axe de rotation X mais aussi par rotation autour de cet axe, et les points correspondants des profils 31 et 32 présentant ainsi des déphasages différents par rapport à un même point de référence de la came 3. L'invention peut être mise en oeuvre suivant au moins deux modes de réalisation possibles. Tout d'abord, la première extrémité telle que il ou lia du piston 1 ou la peut être plus éloignée de l'axe de rotation X que la deuxième extrémité 12 ou l2a de ce piston, auquel cas la came 3 est conformée en axe à excentrique comme le montrent les figures 4A et 4B. 7 2878910 Au lieu de présenter un seul profil de came 31 comme c'est le cas de la came 3 correspondante de l'art antérieur, illustrée aux figures 3A et 3B, la came de l'invention comprend au moins deux profils de came différents, 31 et 32. Dans le deuxième mode de réalisation possible, la première extrémité telle que 11 ou lla du piston 1 ou la peut être plus proche de l'axe de rotation X que la deuxième extrémité 12 ou 12a de ce piston, auquel cas la came 3 est conformée en cloche comme le montrent les figures 6A et 6B. Au lieu de présenter un seul profil de came 31 comme c'est le cas de la came 3 correspondante de l'art antérieur, illustrée aux figures 5A et 5B, la came de l'invention comprend au moins deux profils de came différents, 31 et 32. 8 2878910 REVENDICATIONS. 1. Pompe rotative comprenant au moins un piston (1) dont une première extrémité (11) est montée coulissante dans un cylindre (2) suivant un mouvement alternatif et dont une seconde extrémité (12) est guidée sur un premier profil (31) défini par une came (3), le cylindre (2) et la came (3) étant montés rotatifs l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation (X) perpendiculaire à un plan (T) contenant le mouvement alternatif du piston (1), et le premier profil (31) de la came présentant des points séparés de l'axe de rotation (X) par des distances différentes incluant au moins une première distance minimale et une première distance maximale, caractérisée en ce que la came (3) présente un deuxième profil de came (32) espacé du premier profil de came (31) le long de l'axe de rotation (X) et présentant des points séparés de l'axe de rotation (X) par des distances différentes incluant au moins une deuxième distance minimale et une deuxième distance maximale, et en ce que la came (3) et le cylindre (2) sont montés mobiles l'un par rapport à l'autre en translation suivant l'axe de rotation (X), ce dont il résulte que la seconde extrémité (12) du piston (1) est, en fonction de la position de translation relative adoptée par la came (3) et le cylindre (2), guidée sur le premier profil (31) ou sur le deuxième profil (32) de la came. 2. Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la première extrémité (11) du piston (1) est plus éloignée de l'axe de rotation (X) que la deuxième extrémité (12) de ce piston (1), et en ce que la came (3) est conformée en axe à excentrique. 9 2878910 3. Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la première extrémité (11) du piston (1) est plus proche de l'axe de rotation (X) que la deuxième extrémité (12) de ce piston (1), et en ce que la came (3) est conformée en cloche. 4. Pompe suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le cylindre (2) est agencé dans une platine (4) qui comprend au moins un autre cylindre (:2a) dans lequel est logé un autre piston (la). 5. Pompe suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la deuxième extrémité (12) du piston (1) est appuyée sur la came (3) par l'intermédiaire d'un patin (5) ou d'un galet. 6. Application de la pompe suivant l'une quelconque des revendications précédentes à la compression de carburant dans un système d'injection haute pression à rampe commune pour moteur diesel.