Brevet FR2920037A1 — publié le 20090220

Domaine de l'invention La présente invention concerne une pompe à carburant pour un système d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne comprenant un boîtier et un couvercle de boîtier relié au boîtier. Etat de la technique On connaît une telle pompe à carburant par exemple selon le document DE 10 2005 033 634 Al. Cette pompe à carburant est une pompe à pistons radiaux, entraînée à l'aide d'un excentrique ou d'une came, pour transférer le carburant d'une zone basse pression dans une zone haute pression d'un système d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, permettant d'appliquer une haute pression au carburant. La pompe à carburant comporte en outre un boîtier fermé par un couvercle. En fonctionnement, du fait de son principe même cette pompe à pistons radiaux génère des pulsations dans la zone basse pression. Ces pulsations sont amorties dans la zone basse pression par un amortisseur de pression. On connaît également de façon générale des pompes à carburant comportant une soupape ou vanne de réglage de débit pour influencer le débit et permettre de régler un état ouvert ou fermé. Dans le cas de ces pompes à carburant, notamment lorsqu'on actionne la soupape ou vanne de réglage de débit, les contacts métalliques entre les pièces de la vanne de commande de débit engendrent un bruit de structure transmis au boîtier de la pompe à carburant. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une pompe à carburant dont le fonctionnement engendre des amplitudes de vibration faibles et notamment un bruit aérien réduit. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne une pompe à carburant du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que le couvercle de boîtier comporte au moins un élément amortisseur réalisé sous la forme d'une structure en sandwich avec au moins une première couche de couverture et une seconde couche de couverture et entre celles-ci une couche de liaison à effet amortisseur, la couche de liaison à effet amortisseur ayant une élasticité significativement supérieure à celle des deux couches de couverture et/ou un amortissement de matière plus élevé que les deux couches de couverture. Selon l'invention, on a déterminé que le bruit généré par une pompe haute pression pouvait être réduit par l'amortissement des pulsations ou du bruit de structure engendré par l'oscillation dans la zone basse pression par le couvercle du boîtier, par exemple par la commutation de la soupape de commande de débit et en ce qu'un élément amortisseur avec une structure en sandwich convenait tout particulièrement. En effet, un tel élément amortisseur réduit les vibrations du couvercle du boîtier principalement de la manière suivante : l'élément amortisseur absorbe de l'énergie mécanique au cours de sa déformation notamment dans la couche intermédiaire et convertit en chaleur cette énergie par le coulissement des différentes couches de la 15 structure en sandwich. La réduction des amplitudes d'oscillation au ni-veau du couvercle du boîtier, réduit également le rayonnement sonore aérien. Un tel élément amortisseur est très compact de sorte qu'après sa mise en place, les dimensions extérieures de la pompe à 20 carburant ne seront que faiblement augmentées. Pour les pompes à carburant connues, les concepts de fabrication et de montage peuvent toujours être utilisés au prix d'une légère adaptation. De plus, la matière du couvercle du boîtier est moins sollicitée du point de vue dynamique à cause de la réduction des vibrations et c'est pourquoi, sa 25 fiabilité est meilleure. Il est avantageux que les deux couches de couverture soient constituées chacune par une tôle métallique ce qui donne un élément amortisseur robuste et résistant à la température. Pour en outre réduire le bruit, en n'injectant qu'une pul- 30 sation hydraulique faible ou relativement réduite dans la zone basse pression du système d'alimentation en carburant, il est prévu de solliciter le côté intérieur du couvercle du boîtier avec la pression régnant dans la zone basse pression. L'élément amortisseur correspond alors directement avec la zone basse pression et absorbe les ondes de choc 35 engendrées par les pulsations dans la zone basse pression. Cet élément fonctionne de préférence comme moyen complémentaire pour l'amortissement des pulsations en plus de l'amortisseur de pression qui équipe déjà les pompes à carburant connues. Les avantages de l'amortissement complémentaire des pulsations se répercutent notam- ment pour les composantes haute fréquence du spectre des pulsations. L'amortissement complémentaire des pulsations se traduit en outre in-directement également par une réduction de la tendance à vibrer et ainsi à émettre du bruit pour les autres parties de la zone basse pression. En effet, comme elles sont couplées hydrauliquement à la pompe à carburant par le carburant qui se trouve dans la zone basse pression, elles peuvent être également excitées pour vibrer par les pulsations. Suivant une caractéristique, l'élément amortisseur comporte plusieurs couches de liaison à effet amortisseur et les couches de couverture correspondantes. Cela améliore d'autant l'effet amortisseur 15 de l'élément amortisseur. Néanmoins, l'élément amortisseur reste relativement compact et d'une réalisation économique. Pour réaliser une liaison en surface et par la force entre l'élément amortisseur et le couvercle de boîtier de la pompe à carburant, il est prévu une couche adhésive entre l'élément amortisseur et le cou- 20 vercle du boîtier. La couche adhésive se réalise rapidement et de façon économique avec un nombre réduit d'étapes opératoires. Pour simplifier davantage le montage de l'élément amortisseur sur le couvercle de boîtier, on peut prévoir une couche auto-adhésive ou encore une couche adhésive dont l'effet adhésif se produit 25 seulement lorsque l'élément amortisseur et le couvercle du boîtier sont pressés l'un contre l'autre. Si on prévoit une couche de liaison à effet amortisseur entre la couche d'adhésif et la couche de couverture, on améliore encore l'effet amortisseur au prix d'une augmentation relativement réduite des 30 dimensions de l'élément amortisseur. Pour diminuer les dimensions extérieures de la pompe à carburant, on peut intégrer l'élément amortisseur dans le couvercle du boîtier pour qu'au moins un segment de ce couvercle constitue une couche de l'élément amortisseur. La réduction des dimensions extérieu- res résulte de ce que seule une partie de l'élément amortisseur se trouve sur le côté extérieur du couvercle du boîtier. Une autre possibilité pour avoir une pompe à carburant compacte, consiste à ce qu'au moins une zone du couvercle du boîtier forme globalement l'élément amortisseur. Ainsi, l'ensemble du couvercle de boîtier constitue l'élément amortisseur ce qui d'une part se traduit par un nombre réduit de pièces formant la pompe à carburant et d'autre part assure un effet d'amortissement important car les différentes couches de la structure en sandwich concernent le couvercle du boî- tier et correspondent ainsi à une surface relativement importante. De façon particulièrement avantageuse, l'élément amortisseur est relié directement au boîtier et notamment soudé à celui-ci. Il est avantageux qu'au moins toutes les couches de couverture de l'élément amortisseur soient reliées au boîtier notamment soudées à 15 celui-ci. En particulier, pour des exigences déterminées concernant la solidité du boîtier du couvercle, la réponse peut être apportée avec un apport de matière relativement réduit. L'élasticité requise de la couche de liaison s'obtient en outre par un élastomère constituant la couche de liaison. 20 Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels les mêmes éléments portent les mêmes références et ne seront en général décrits qu'une seule fois. 25 Ainsi, de manière schématique : - la figure 1 est une vue de côté coupée d'une pompe à carburant correspondant à un premier mode de réalisation préférentiel de l'invention, - la figure 2 est une vue de côté coupée d'un couvercle de boîtier 30 muni de l'élément d'amortissement correspondant à un second mode de réalisation préférentiel, - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 montrant un troisième mode de réalisation préférentiel, - la figure 4 est une vue de côté coupée d'un détail d'un élément amortisseur selon un quatrième mode de réalisation préférentiel selon une représentation fortement agrandie. Modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre la structure d'ensemble d'une pompe à carburant 11 ; cette pompe comporte un boîtier 13 globalement cylindrique et un couvercle de boîtier 15 relié solidairement au côté supérieur du boîtier. La pompe à carburant 11 comporte dans sa partie inférieure, une bride de fixation 17 qui vient radialement en saillie en périphérie du boîtier 13. Un branchement basse pression 19 équipe le boîtier 13 en venant radialement en saillie. Ce branchement est relié par une conduite basse pression 21 en forme de perçage à un filtre 23 installé dans une chambre d'amortissement de pression 25 formée sous le couvercle de boîtier 15. La chambre d'amortissement de pression 25 est délimitée latéralement et vers le haut par le côté intérieur 26 du couvercle de boîtier 15 et vers le bas par le boîtier 13. La chambre d'amortissement de pression 25 comporte un amortisseur de pression 27 qui, en vue de dessus, présente globalement une forme circulaire. En variante du mode de réalisation présenté, on peut également avoir un boîtier 13 de forme cylindrique ; on peut par exemple envisager égale- ment une forme prismatique et notamment cubique. La chambre d'amortissement de pression 25 est en outre reliée par une conduite non représentée dans la vue en coupe de la figure 1 à une unité de dosage 29 qui comporte une installation d'actionnement électromagnétique 31 reliée à l'appareil de commande du moteur (non représenté). L'installation d'actionnement électromagnétique 31 permet de régler différents degrés d'ouverture de l'unité de do-sage 29. Dans un mode de réalisation non représenté, à la place de l'unité de dosage 29 et de la soupape d'entrée 33, on a une installation de soupape d'entrée désignée habituellement comme soupape de commande de débit ; cette soupape comporte une installation d'actionnement électromagnétique qui en règle l'état ouvert ou l'état fermé. Toutes les pièces et parties de la pompe à carburant 11 reliées directement de manière hydraulique au branchement basse pression 19 constituent une zone basse pression 32. Cette zone basse pression 32 comprend notamment également la chambre d'amortissement de pression 25. L'unité de dosage 29 est reliée en aval à une soupape d'entrée 33 en forme de clapet antiretour conduisant à la chambre de travail 35 de la pompe à carburant 11. Une soupape de sortie réalisée sous forme de clapet antiretour (non représentée) est prévue entre la chambre de travail 35 et la zone haute pression. La chambre de travail 35 comporte une chemise de cylindre 37 recevant en coulissement axial un piston de pompe 39. Sous la chemise 37 se trouve un élément d'étanchéité 41 tenu par un support de joint 43. Sensiblement au-dessus de l'extrémité inférieure du piston de pompe 39, il y a un support de ressort 45 à section en forme d'anneau de cercle, relié solidairement au piston. Entre le support de ressort 45 et le support de joint 43, on a un ressort 47 mis en tension. Une cavité 49 se trouve au-dessus de l'élément d'étanchéité 41 ; elle est délimitée par le support de joint 43, par la chemise 37 et le boîtier 13 et est reliée par une conduite de retour 51 en forme de perçage au branchement basse pression 19. Le couvercle 15 du boîtier comporte un élément amortisseur 53 à structure en sandwich. Cet élément amortisseur 53 comprend trois couches : la couche intermédiaire est une couche de liaison 55 en polymère ; la couche supérieure ou couche de couverture 57 est en tôle métallique ; la couche inférieure 59 est constituée directement par le couvercle de boîtier 15. Pour le fonctionnement de la pompe à carburant 11, le piston de pompe 39 est poussé à intervalle régulier vers le haut par une came ou un excentrique de façon à diminuer la chambre de travail 35. Aux instants auxquels le piston de pompe 39 n'est pas poussé vers le haut, le ressort 47 assure sa descente et ainsi l'augmentation du volume de la chambre de travail 35. Le branchement basse pression 19 reçoit du carburant à une basse pression relativement faible. Le carburant passe du branchement basse pression 19 par la conduite basse pression 21 dans la chambre d'amortissement de pression 25 ; c'est pourquoi, la face intérieure 26 du couvercle de boîtier est exposée à la pression régnant dans la zone basse pression 32. Lorsque la chambre de travail 35 s'agrandit par le mouvement de descente du piston de pompe 39 (course d'aspiration), le carburant passe de la chambre d'amortissement de pression 25 par l'unité de dosage 29 ouverte et par la soupape d'entrée 33 également ouverte dans la chambre de travail 35. Lors de la diminu- tion de la chambre de travail 35 à la suite de la course d'aspiration, du fait du mouvement ascendant du piston de pompe 39 (course de refoulement), le carburant dans la chambre de travail 35 est mis en pression pour être refoulé par la soupape de sortie de la pompe à carburant 11 dans la zone haute pression. Un réglage approprié du degré d'ouverture de l'unité de dosage 29 à l'aide de l'installation d'actionnement électromagnétique 31 règle le débit de la pompe à carburant 11. Dans le mode de réalisation non présenté, qui comporte la soupape de réglage de dé-bit, cette soupape est actionnée à des instants appropriés pour régler un certain débit de la pompe à carburant 11. Pour régler un débit rela- tivement faible par rapport au débit maximum, une partie du carburant de la chambre de travail 35 ne sera pas refoulé dans la zone haute pression mais reconduit dans la zone basse pression 32. Un procédé de commande ou de régulation correspondant est exécuté par l'appareil de commande du moteur. Pendant le fonctionnement de la pompe à carbu- rant, une faible quantité de carburant 11 arrive dans la zone entre le piston de pompe 39 et la chemise 37 du cylindre pour s'accumuler dans la cavité 49. Cette quantité de carburant de fuite, retourné dans la zone basse pression 32 par la conduite de retour 51. Du fait de l'alternance permanente entre la course d'aspiration et la course de refoulement et aussi à cause de la coupure brusque du débit volumique dans la soupape de commande de débit (dans la mesure où celle-ci est prévue), on a un débit de carburant irrégulier dans la zone basse pression 32. Cela engendre des variations de pression pulsées (pulsations) dans la zone basse pression 32 qui si elles ne sont amorties, peuvent détériorer le fonctionnement de la pompe à carburant 11 ou du système d'alimentation en carburant dont fait partie la pompe à carburant 11. La fréquence de base des pulsations se situe de manière caractéristique et suivant le mode de fonctionnement de la pompe à carburant 11 dans un ordre de grandeur de 15 Hz jus- qu'à 200 Hz. Les pulsations contiennent, du fait du débit non harmoni- que et non stationnaire, des harmoniques de fréquence élevées et une plage spectrale à bande large avec des fréquences élevées. Les variations de pression occasionnées par les pulsations dans la zone basse pression 32 et ainsi également dans la cham- bre d'amortissement de pression 25 déforment alternativement le couvercle de boîtier 15 vers l'extérieur et vers l'intérieur. L'élément amortisseur 53 se déforme également de manière correspondante. La couche de liaison 55 et les couches de couverture 57 et 59 de l'élément amortisseur 53 coulissent l'une par rapport à l'autre. Les couches de couverture 57 et 59 sont ainsi courbées et la couche de liaison 55 est sollicitée en cisaillement. Par cette déformation, l'élément amortisseur 53 absorbe de l'énergie mécanique et la transforme en chaleur. Les pulsations sont ainsi amorties dans la zone basse pression 32 et le bruit généré par le couvercle de boîtier 15 dans ses mouvements de déforma- tion sera également réduit. En particulier, les vibrations de fréquence propres en particulier les oscillations de flexion du couvercle de boîtier 15 sont au moins éliminées en partie. Les vibrations propres sont les mouvements de vibration occasionnés par les caractéristiques du couvercle de boîtier 15 et qui entre autres se caractérisent par une fréquence de résonance. Leur élimination consiste à amortir certaines vibrations propres et/ou des formes d'oscillation propres définissant les fréquences de résonance en les modifiant de façon que pour les états de fonctionnement de la pompe à carburant 11, ces formes d'oscillation propres ne se produisent au plus qu'avec une faible amplitude. Les caractéristiques du couvercle de boîtier 15 sont ainsi fixées par l'élément amortisseur 53 de sorte que les pulsations des vibrations propres du couvercle de boîtier 15 notamment dans une fréquence située dans la plage des fréquences audibles, ne soient plus engendrées ou seulement de façon réduite. Comme le couvercle de boîtier 13 est exposé directement à la pression régnant dans la zone basse pression 32, cela se traduit par des effets d'alternance entre la zone basse pression 32 et le couvercle de boîtier. Le couvercle de boîtier 15 amorti par l'élément amortisseur 53 produit également un amortissement de pulsations du carburant dans la zone basse pression 32. Cet amortissement de pulsa- tions se produit en complément de l'amortissement de pulsations pro-duit par l'amortisseur de pression 27. Les formes d'oscillation propres au couvercle de boîtier 15 et l'importance de leur amortissement dépendent notamment de la construction précise de la pompe à carburant 11 et de ses états de fonctionnement prévus. C'est pourquoi, il est nécessaire que les caractéristiques de l'élément amortisseur 53, notamment les propriétés de la couche de liaison 55 ainsi que l'épaisseur des différentes couches 55, 57, 59, soient adaptées à l'application prévue pour la pompe à carbu- rant 11. Une telle adaptation peut finalement conduire au mode de réalisation donné à titre d'exemple figure 2 ; dans ce mode de réalisation, l'élément amortisseur 53 comprend globalement également trois couches ; entre l'élément amortisseur 53 et le couvercle de boîtier 15, il y a une couche d'adhésif 61. Cette couche d'adhésif 61 est appliquée sur l'élément amortisseur 53 lors de sa fabrication et lorsqu'on fabrique la pompe à carburant 11, l'élément amortisseur 53 et la couche adhésive 61 sont pressés contre le couvercle de boîtier 15. La couche adhésive 61 est auto-adhésive. Dans un mode de réalisation non représenté, la couche adhésive 61 est activée par pression c'est-à-dire qu'elle développe son effet adhésif lorsque l'élément amortisseur 53 et le couvercle de boîtier 15 sont comprimés l'un contre l'autre. Comme le montre la figure 3, on peut également réaliser le couvercle de boîtier 15 comme élément auto-amortisseur 53. L'élément amortisseur 53 comporte la couche de liaison 55 entourée par les deux couches de couverture 57, 59. Les deux couches de couverture 57, 59 sont des tôles métalliques soudées par leurs arêtes 62 au boîtier 13. Dans le mode de réalisation non représenté, seule une couche de couverture 57 est soudée au boîtier 13. Dans le mode de réalisation non représenté, l'ensemble du couvercle de boîtier 15 n'est pas réalisé comme élément amortisseur 53 mais seule une partie du couvercle 15 constitue l'élément amortisseur 53. Dans un autre mode de réalisation non représenté, on a prévu une alternance de couches de couverture et de couches de liaison non seulement au-dessus du couvercle de boîtier 15 c'est-à-dire à l'extérieur de la chambre d'amortissement de pression 25, mais également en des-sous du couvercle de boîtier 15 c'est-à-dire dans la chambre d'amortissement de pression 25. Le segment du couvercle de boîtier 15 entouré par les couches de l'élément amortisseur 53 constitue ainsi di- rectement une couche de l'élément amortisseur 53. Une autre possibilité pour réaliser un élément amortisseur 53 qui se peut se coller au couvercle de boîtier 15 est représentée figure 4. Cet élément amortisseur 25 comporte respectivement deux couches de couverture 57, 59 en tôle métallique sous lesquelles on a chaque fois une couche de liaison 55 en un élastomère. Figure 4 la couche d'adhésif 61 est rapportée sur la couche de liaison 55 inférieure. Dans ce mode de réalisation, on peut également modifier le nombre et l'épaisseur des différentes couches 55, 57, 59, 61 pour tenir compte d'exigences particulières relatives à une certaine pompe à carburant 11 ou à certains états de fonctionnement de la pompe à carburant 11 (par exemple une plage prévue pour une fréquence de course du piston de pompe 39). Dans d'autres formes de réalisation, la couche de liaison peut également être un élastomère. 20 REVENDICATIONS 1 ) Pompe à carburant (11) pour un système d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne comprenant un boîtier (13) et un couvercle de boîtier (15) relié au boîtier (13), caractérisée en ce que le couvercle de boîtier (15) comporte au moins un élément amortisseur (53) réalisé sous la forme d'une structure en sandwich avec au moins une première couche de couverture (57) et une seconde couche de couverture (59) et entre celles-ci une couche de liaison (55) à effet amortisseur, la couche de liaison (55) à effet amortisseur ayant une élasticité significativement supérieure à celle des deux couches de couverture (57, 59) et/ou un amortissement de matière plus élevé que les deux couches de couverture (57, 59). 15 2 ) Pompe à carburant (11) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux couches de couverture (57) sont formées chacune par une tôle métallique. 3 ) Pompe à carburant (11) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la face intérieure (26) du couvercle de boîtier (15) est sollicitée par la pression régnant dans la zone basse pression (32). 25 4 ) Pompe à carburant (11) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément amortisseur (53) comporte plusieurs couches de liaison (55) à effet amortisseur et des couches de couverture (57, 59) correspondan-30 tes. 5 ) Pompe à carburant (11) selon la revendication 1, caractérisée par une couche d'adhésif (61) entre l'élément amortisseur (53) et le couver-35 cle de boîtier (15).6 ) Pompe à carburant (11) selon la revendication 5, caractérisée en ce que la couche d'adhésif (61) est auto-adhésive ou produit un effet d'adhérence seulement lorsque l'élément amortisseur (53) et le couvercle de boîtier (15) sont pressés l'un contre l'autre. 7 ) Pompe à carburant (11) selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce qu' une couche de liaison à effet amortisseur (55) est prévue entre la couche d'adhésif (61) et la couche de couverture (57). 8 ) Pompe à carburant (11) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' au moins un segment du couvercle de boîtier (15) forme une couche (59) de l'élément amortisseur (53). 9 ) Pompe à carburant (11) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' au moins une zone du couvercle de boîtier (15) constitue globalement l'élément amortisseur (53). 10 ) Pompe à carburant (11) selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'élément amortisseur (53) est relié et notamment soudé directement au boîtier (13). 11 ) Pompe à carburant (11) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche de liaison (55) est en un élastomère.35