Brevet FR2912474A1 — publié le 20080815

DESCRIPTION L'invention concerne une pompe à eau, comprenant un corps de pompe dans lequel se 5 trouve une roue à aubes montée sur un arbre de transmission, ainsi que des moyens d'entraînement pour entraîner en rotation l'arbre de transmission. De telles pompes à eau servent notamment dans l'industrie automobile pour faire circuler l'eau du circuit de refroidissement des véhicules. Elles sont mises en mouvement par 10 une courroie qui entraîne une poulie. Initialement, la poulie était directement emmanchée sur l'arbre de transmission et le roulement à billes se trouvait à l'intérieur du corps de pompe. La poulie peut également être montée à l'extérieur de la pompe sur un roulement à billes placé sur un palier du boîtier de la pompe. La courroie est raccordée au moteur de sorte que tant que celui-ci tourne, la courroie entraîne la pompe en rotation, qu'il soit ou non nécessaire de 15 faire circuler le liquide de refroidissement. II s'en suit une perte importante d'énergie et une usure accrue des pièces de la pompe. L'objectif de la présente invention est de développer une pompe à eau selon le préambule qui permette de ne faire circuler l'eau que lorsque la température le justifie de 20 sorte à faire des économies d'énergie. La régulation de la pompe devra de préférence être simple et robuste. Cet objectif est atteint conformément à l'invention en disposant un dispositif de couplage entre les moyens d'entraînement et l'arbre de transmission pour accoupler ou 25 désaccoupler les moyens d'entraînement et l'arbre de transmission en fonction de paramètres prédéfinis. Ainsi, les moyens d'entraînement pourront être en fonctionnement sans pour autant entraîner la pompe. L'accouplement ne se fera que lorsque des paramètres prédéterminés seront atteints. 3o Dans un mode de réalisation privilégié de l'invention, le dispositif de couplage comprend un premier élément magnétique solidaire de l'arbre de transmission, un deuxième élément magnétique solidaire des moyens d'entraînement et des moyens de déplacement pour rapprocher ou éloigner l'un de l'autre les éléments magnétiques en fonction des paramètres prédéfinis. 35 L'arbre de transmission est de préférence muni d'un flasque de commande solidaire en rotation avec lui et qui porte le premier élément magnétique. Le flasque de commande peut être déplacé en direction du deuxième élément magnétique par les moyens de déplacement. Pour faciliter la rotation, l'arbre de transmission est de préférence solidaire de la cage extérieure d'un premier roulement. Le dispositif de couplage peut comprendre un boîtier tournant dans lequel est fixé le second élément magnétique, le boîtier tournant étant de préférence solidaire de la cage o extérieure d'un second roulement. Le boîtier tournant peut être déplacé en direction du premier élément magnétique par les moyens de déplacement. Dans la pratique la pompe à eau selon l'invention présente les caractéristiques suivantes : 15 l'arbre de transmission est solidaire de la cage extérieure d'un premier roulement dont la cage intérieure est fixée sur le corps cle pompe, un flasque de commande solidaire en rotation avec l'arbre de commande est monté sur celui-ci tout en pouvant se déplacer en translation parallèlement à l'axe de rotation de l'arbre de transmission sous l'effet des moyens de déplacement, 20 - le flasque de commande est muni du premier élément magnétique, les moyens d'entraînement sont munis d'un boîtier tournant portant le second élément magnétique, ledit boîtier tournant étant solidaire de la cage extérieure d'un second roulement dont la cage intérieure est de préférence solidaire de la cage extérieure du premier roulement. 25 Les moyens de déplacement comprennent des moyens de commande par élévation de température, notamment en fonction de la température de l'eau régnant dans le circuit raccordé à la pompe, en particulier en fonction de la température de l'eau au niveau de la roue à aubes. Les moyens de commande par élévation de température comprennent un 30 élément pouvant se dilater ou se déformer sous l'effet de la chaleur, notamment un élément en cire ou en acier à ressort ou encore un bilame, et disposé de sorte à pouvoir déplacer le premier élément magnétique, quand il se dilate, en direction du second élément magnétique. Enfin, les moyens d'entraînement peuvent comprendre une surface de contact, de 35 préférence solidaire de la cage du second roulement, notamment de la cage extérieure. L'invention va être présentée à l'aide d'un exemple de réalisation présenté sur la figure unique qui montre une coupe partielle à travers une pompe conforme à l'invention. La pompe (1) est composée d'un boîtier (2) dans lequel se trouve une roue à aubes (3) montée sur un arbre de transmission (4). Des moyens d'entraînement sont prévus pour entraîner l'arbre (4) en rotation. Le boîtier (1) est muni d'un palier (5) sur lequel est emmanchée la cage intérieure (6',) Io d'un premier roulement à billes (6). L'arbre de transmission (4) est solidaire de la cage extérieure (6") de ce même premier roulement (6). Pour cela, l'arbre de transmission se prolonge par un boîtier radial (7) qui se termine par une couronne (8) s'étendant axialement. Cette couronne (8) est emmanchée sur 15 la cage extérieure (6") du premier roulement (6). II va de soi qu'il serait également possible de solidariser directement le boîtier radial (7) avec la cage extérieure (6") du premier roulement (6) sans faire appel à la couronne (8). Un second roulement (9) est emmanché sur la couronne (8). La cage intérieure (9') de 20 ce second roulement (9) est donc solidaire de l'arbre de transmission (4), tandis que la cage extérieure (9") sert de poulie pour une courroie d'entraînement non représentée. Il est également possible de placer une poulie sur la cage extérieure (9") de ce second roulement (9). Un joint dynamique (10) est placé entre le boîtier (2) et l'arbre de transmission (4) pour 25 étancher la pompe (1) au niveau du dispositif d'entraînement. La cage extérieure (9") du second roulement (9) est fermée latéralement par un boîtier tournant (11). Un premier élément magnétique (12) est placé sur le boîtier radial (7), tandis qu'un deuxième élément magnétique (13) est placé sur le boîtier tournant (6). 30 Telle quelle, la pompe ne peut pas fonctionner, car les éléments magnétiques (12, 13) sont trop éloignés l'un de l'autre. Les frottements subis par la roue à aubes dans la pompe sont trop importants pour que la rotation de la cage extérieure (9") du second roulement (9) puisse entraîner de façon significative la cage intérieure (9') et donc l'arbre de transmission 35 (4). Un dispositif de couplage est donc disposé entre l'arbre de transmission (4) et la cage extérieure (9") du second roulement (9) pour accoupler ou désaccoupler ces deux éléments en fonction de paramètres prédéfinis. Ce dispositif de couplage est commandé en fonction de la température de l'eau dans la pompe, notamment de la température au niveau de la roue à aubes. Un flasque de commande (14), parallèle au boîtier radial (7) de l'arbre de transmission (4), est monté sur ce boîtier radial (7) par l'intermédiaire d'arrêts en rotation (15). Ces arrêts en rotation (15) peuvent être fixés sur le boîtier radial (7), le flasque de commande (14) coulissant dessus, ou bien être fixés sur le flasque de commande (14), les arrêts en rotation (15) coulissant alors dans le boîtier radial (7). Des moyens de déplacement (16, 17, 18) sont également prévus pour déplacer le flasque de commande (14) en direction du second élément magnétique (13). Ces moyens de commande sont constitués d'un élément dilatable (16), d'un ressort de rappel (17) et d'une butée (18) sur laquelle le ressort de rappel peut prendre appui. L'élément dilatable (16) se termine par une tige (16') qui est solidaire du flasque de commande (14) et qui passe à travers la butée (18). Ainsi, lorsque l'eau de refroidissement est froide, l'élément dilatable est contracté et le ressort tend à tirer la tige (16') vers l'intérieur de la pompe (vers la gauche sur la figure) en entraînant avec elle le flasque de commande (14). Les éléments magnétiques sont alors trop éloignés l'un de l'autre pour coopérer et la roue à aubes n'est pas entraînée, même si les moyens d'entraînement (9") sont en marche. Si la température de l'eau augmente, l'élément dilatable (16) se dilate provoquant la compression du ressort de rappel (17) et le déplacement vers l'extérieur de la pompe (vers la droite sur la figure) de la tige (16'). Celle-ci entraîne avec elle le flasque de commande (14) qui se rapproche du boîtier tournant (11). Lorsque les éléments magnétiques (12, 13) sont suffisamment proches l'un de l'autre, ils coopèrent ensemble et la rotation du boîtier tournant (11), solidaire des moyens d'entraînement (9"), provoque la rotation du flasque de commande (14) et donc du boîtier radial (7) solidaire de l'arbre de transmission (4). La pompe à eau est alors en marche et l'eau de refroidissement est mise en circulation. Dès que la température diminue, l'élément dilatable (16) se rétracte provoquant l'éloignement des éléments magnétiques (12, 13), le ralentissement puis l'arrêt de la roue à aubes (3).35 L'élément dilatable (16) sert non seulernent de moyens de commande par élévation de température, mais également de bouchon pour séparer l'intérieur de la pompe du dispositif d'accouplement (7, 12, 13, 14) et du dispositif d'entraînement (9"). Cet élément dilatable (16) peut être un élément en cire qui se dilate lorsque la température augmente et provoque ainsi le déplacement axial de la tige (16'). Ce peut être également un élément qui se déforme sous I"effet de la chaleur, tel qu'un élément en acier à ressort ou un bilame. Les éléments magnétiques (12, 13) sont constitués par exemple d'au moins un aimant permanent. Il est également possible de répartir à intervalle régulier plusieurs aimants permanents disposés sur un cercle concentrique à l'axe de rotation de l'arbre de transmission (4). Dans l'exemple présenté sur la figure, les moyens de déplacement (16, 17, 18) provoquent la translation du premier élément magnétique (12) en direction du second élément magnétique (13), qui, lui, est bloqué en translation. Cependant, on pourrait envisager de déplacer le second élément magnétique (13) en direction du premier élément magnétique (12) qui serait alors bloqué en translation. Cela pourrait être réalisé par exemple en solidarisant le flasque de commande (14) non pas sur le boîtier radial (7) solidaire de l'arbre de transmission (4), mais sur la cage extérieure (9") du second roulement (9), notamment sur le boîtier tournant (11) dont elle est solidaire. Le ressort (17) aurait alors pour fonction de repousser vers l'extérieur le flasque de commande (14). Il serait également possible de combiner les deux solutions. Le déplacement du premier élément magnétique (12) en direction du second (13), ou vice et versa, peut se faire par une translation parallèle à l'axe de rotation de l'arbre de transmission (4), comme dans l'exemple présenté ici. Cependant, on peut également envisager un déplacement radial provoqué par des moyens de déplacement appropriés, les éléments magnétiques étant alors de préférence orientés, non pas radialement, mais parallèlement à l'axe de l'arbre de transmission (4). II va de soi que, comme dans l'état de la technique, le premier roulement servant à la rotation de l'arbre de transmission peut être à l'intérieur du boîtier. II en va de même du second roulement. De même, le deuxième roulement ne doit pas impérativement être situé autour du premier. La courroie d'entraînement peut coopérer soit directement avec la cage extérieure (9") 5 soit avec une poulie rendue solidaire de la cage extérieure (9") du second roulement. La régulation peut se faire de manière instantanée lorsqu'une certaine valeur seuil est atteinte, ou au contraire de façon progressive selon les besoins. 1,0 Liste des références: 1 Pompe à eau 2 Boîtier de la pompe 3 Roue à aubes 15 4 Arbre de transmission de la roue à aubes Palier sur le boîtier pour le premier roulement 6 Premier roulement 6' Cage intérieure du premier roulement 6" Cage extérieure du premier roulement 20 7 Boîtier solidaire de l'arbre de transmission 8 Couronne du boîtier de l'arbre de transmission 9 Second roulement 9' Cage intérieure du second roulement 9" Cage extérieure du second roulement 25 10 Joint dynamique 11 Boîtier tournant 12 1er élément magnétique 13 2ème élément magnétique 14 Flasque de commande 30 15 Arrêts en rotation 16 Élément dilatable 16' Tige 17 Ressort de rappel 18 Butée 35 Revendications 1. Pompe à eau (1) comprenant un corps de pompe (2) dans lequel se trouve une roue à aubes (3) montée sur - un arbre de transmission (4), - ainsi que des moyens d'entraînement (9") pour entraîner en rotation l'arbre de o transmission (4), caractérisée en ce qu'un dispositif de couplage (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18) est disposé entre les moyens d'entraînement (9") et l'arbre de transmission (4) pour accoupler ou désaccoupler les moyens d'entraînement (9") et l'arbre de transmission (4) en fonction de paramètres prédéfinis, le dispositif de couplage comprenant de préférence un premier 15 élément magnétique (12) solidaire de l'arbre de transmission (4), un deuxième élément magnétique (13) solidaire des moyens d'entraînement (9") et des moyens de déplacement (14, 15, 16, 17, 18) pour rapprocher ou éloigner l'un de l'autre les éléments magnétiques (12, 13) en fonction des paramètres prédéfinis. 20 2. Pompe à eau (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'arbre de transmission (4) est muni d'un flasque de commande (11) solidaire en rotation avec lui et qui porte le premier élément magnétique (12). 3. Pompe à eau (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le 25 flasque de commande (11) peut être déplacé en direction du deuxième élément magnétique (13) par les moyens de déplacement. 4. Pompe à eau (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre de transmission (4) est solidaire de la cage extérieure (6") d'un premier roulement 30 (6). 5. Pompe à eau (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que de dispositif de couplage comprend un boîtier tournant (11) dans lequel est fixé le second élément magnétique (13), le boîtier tournant (11) étant de préférence solidaire de la 35 cage extérieure (9") d'un second roulement (9). 6. Pompe à eau (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le boîtier tournant (11) peut être déplacé en direction du premier élément magnétique (12) par les moyens de déplacement (14, 16, 17, 18). 7. Pompe à eau (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre de transmission (4) est solidaire de la cage extérieure (6") d'un premier roulement (6) dont la cage intérieure (6') est fixée sur le corps de pompe (2), en ce qu'un flasque de commande (14) solidaire en rotation avec l'arbre de commande (4) est monté sur celui-ci tout en pouvant se déplacer en translation parallèlement à l'axe de rotation de l'arbre de transmission (4) sous l'effet des moyens de déplacement (16, 17, 18), en ce que le flasque de commande (14) est muni du premier élément magnétique (12), en ce que les moyens d'entraînement (9") sont munis d'un boîtier tournant (11) portant le second élément magnétique (13), ledit boîtier tournant (11) étant solidaire de la cage extérieure (9") d'un second roulement (9) dont la cage intérieure (9') est de préférence solidaire de la cage extérieure (6") du premier roulement (6). 8. Pompe à eau (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de déplacement (16, 17, 18) comprennent des moyens de commande par élévation de température (16), notamment en fonction de la température de l'eau régnant dans le circuit raccordé à la pompe, en particulier en fonction de la température de l'eau au niveau de la roue à aubes. 9. Pompe à eau (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens de commande par élévation de température comprennent un élément (16) pouvant se dilater sous l'effet de la chaleur, notamment un élément en cire ou en acier à ressort ou encore un bilame, et disposé de sorte à pouvoir déplacer l'un des éléments magnétiques (12, 13), quand il se dilate, en direction de l'autre élément magnétique (13, 12). 10. Pompe eau (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement (9") comprennent une surface de contact, de préférence solidaire de la cage du second roulement (9), notamment de la cage extérieure (9").