Brevet FR2989121A1 — publié le 20131011

POMPE A CARBURANT COMPORTANT UN MOYEN D'INDEXATION ENTRE UN ARBRE D'ENTREE ET UNE ROUE D'ENTRAINEMENT [0001] L'invention porte sur le domaine des moteurs à combustion. Elle porte plus précisément sur les moteurs à combustion comportant une pompe haute pression pour l'alimentation et la mise en pression d'un système d'injection de carburant. [0002] Les moteurs à combustion, et notamment les moteurs dit à injection directe, c'est-à-dire comportant des injecteurs de carburant débouchant directement dans les chambres de combustion, comportent une pompe à carburant dite pompe haute pression permettant de mettre et maintenir en pression le carburant dans une rampe d'alimentation des injecteurs. Bien que plus fréquente sur les moteur de type Diesel, cette technologie peut également concerner les moteurs à allumage commandé (généralement appelés moteurs à essence). [0003] La pompe à haute pression est entrainée mécaniquement par le moteur qu'elle alimente. En pratique, la pompe à haute pression présente un arbre d'entrée, dont la rotation actionne un moyen de pompage, typiquement un piston mobile dans un cylindre. [0004] L'arbre de la pompe est doté d'une roue dentée pour son entraînement. La mise en rotation de la roue dentée, et donc de l'arbre d'entrée de la pompe peut être assuré par une autre roue dentée, ou, plus communément par une courroie ou une chaîne. Cette courroie ou chaîne est typiquement celle de distribution du moteur, reliant un vilebrequin du moteur à l'arbre à cames (ou aux arbres à cames) actionnant les soupapes. [0005] Un mauvais calage de la pompe haute pression par rapport au vilebrequin induit dans l'ensemble du système des efforts fluctuants dans la courroie se traduisant par des couples induits au niveau des poulies, ce qui est néfaste à la fiabilité dans le temps du système. Généralement, aucun dispositif particulier assurant un calage ou une indexation précise de la pompe haute pression par rapport au vilebrequin du moteur n'est nécessaire, car la pompe est bien souvent entrainée directement par le vilebrequin, de sorte qu'il n'y a pas de structure de transmission (courroie, chaîne, etc.) dans laquelle elle génère des fluctuations. Mais, lorsque la pompe est entrainée via une telle structure de transmission, les fluctuations générées peuvent entraîner une rupture de courroie de distribution, potentiellement destructrice du moteur, ou l'endommagement des paliers ou roulement d'arbres (arbre de pompe, vilebrequin, arbre à came) engendrant un risque de défaillance ou la génération de bruits et vibrations. [0006] En outre, un bon calage entre la pompe haute pression et le moteur est nécessaire pour que les efforts générés par la pompe ne perturbent pas le moteur lors de son démarrage, et, en particulier il est nécessaire d'avoir un calage optimal pour permettre le démarrage systématique du moteur dans un temps réduit, typiquement en deux points mort hauts du cycle du moteur pour un moteur à 4 cylindres. Cela est fondamental pour les applications automobiles dotées d'un système d'arrêt et redémarrage automatique du moteur (système bien connu sous l'expression anglophone « stop and start »). [0007] L'invention tend à apporter une solution à ces problématiques par un moyen simple. [0008] Plus précisément, l'invention porte donc sur une pompe à carburant pour moteur à combustion, comportant un arbre d'entrée pour son actionnement selon un cycle de fonctionnement, sur lequel est fixé rigidement une roue dentée d'entraînement, caractérisé en ce qu'un moyen d'indexation de la pompe est interposé entre l'arbre d'entrée et la roue dentée d'entraînement, le moyen d'indexation étant conformé pour assurer un positionnement angulaire relatif prédéfini entre l'arbre d'entrée et la roue dentée. [0009] De préférence, le moyen d'indexation présente une oreille radiale insérée dans une encoche de l'arbre d'entrée de sorte à assurer le positionnement angulaire du moyen d'indexation vis-à-vis de l'arbre d'entrée. [0010] De préférence, le moyen d'indexation comporte deux oreilles radiales, chacune insérée dans une encoche de l'arbre d'entrée. Les deux oreilles radiales sont avantageusement diamétralement opposées. [0011] De préférence, le moyen d'indexation présente à une extrémité une géométrie apte à imposer un positionnement angulaire unique entre le moyen d'indexation et la roue dentée. De préférence, géométrie consiste en une excroissance dissymétrique, la roue dentée présentant un logement de réception correspondant à ladite excroissance. L'excroissance peut être une portion de cylindre. La portion de cylindre s'étend préférentiellement sur environ 120° d'angle. [0012] Dans une variante préférentielle de l'invention, la pompe présentant un carter, le carter de la pompe d'une part, et la roue dentée d'autre part, portent chacun un repère dont la mise en regard correspond à une position prédéfinie de la pompe dans son cycle. [0013] L'invention porte aussi sur un moteur comportant une telle pompe à carburant. [0014] L'invention porte enfin sur un procédé de montage d'une pompe à carburant conforme l'invention sur un moteur à combustion, dans lequel on positionne un vilebrequin du moteur dans une position prédéfinie de son cycle, on positionne la roue dentée de la pompe dans une position prédéfinie, positionnant ainsi la pompe dont l'arbre d'entrée est indexé à la position de la roue dentée dans une position prédéfinie dans son cycle, et on relie la roue dentée au vilebrequin par un moyen d'entraînement. [0015] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le système dans un mode de réalisation préférentiel. [0016] La figure 1 présente une vue partielle schématique en coupe en 3 dimensions d'une pompe à carburant conforme à une variante préférentielle de l'invention. [0017] La figure 2 présente une vue schématique en 3 dimensions d'une pompe à carburant conforme à une variante préférentielle de l'invention dépourvue de sa roue dentée d'entraînement. [0018] La figure 3 présente schématiquement, selon 4 angles de vue, un même moyen d'indexation tel que mis en jeu dans l'invention, selon un mode de réalisation dudit moyen. [0019] La figure 1 présente donc une vue partielle schématique en 3 dimensions d'une pompe à carburant conforme à une variante préférentielle de l'invention. Il s'agit d'une pompe dite « haute pression », servant typiquement à mise en pression du carburant dans une rampe d'injection. La pompe est vue en coupe selon un plan longitudinal de son arbre d'entrée 1. La mise en rotation de l'arbre d'entrée 1 met la pompe en fonction. [0020] Pour mettre l'arbre d'entrée 1 en rotation, il est doté à son extrémité d'une roue dentée 2. Typiquement, l'arbre d'entrée 1 et la roue dentée 2 sont liées rigidement par emmanchement conique de la roue dentée 2 sur l'arbre d'entrée 1. L'ensemble est maintenu par une vis de maintien 3. [0021] Dans l'invention, un moyen d'indexation 4 est interposé entre l'arbre d'entrée 1 et la roue dentée 2. [0022] Le moyen d'indexation 4 est conformé pour assurer un positionnement angulaire relatif prédéfini entre l'arbre et la roue dentée. Pour cela, selon le mode de réalisation préférentiel ici représenté, le moyen d'indexation 4 comporte une extension radiale appelée oreille 41, arrangée pour s'insérer quasiment sans jeu dans une encoche 11 de l'arbre d'entrée 1. Dans la variante préférentielle ici représentée, le moyen d'indexation comporte deux oreilles 41, s'insérant dans deux encoches 11 correspondantes de l'arbre d'entrée 1, garantissant ainsi un meilleur positionnement du moyen d'indexation 4 par rapport à l'arbre d'entrée 1. [0023] Pour ce qui est de la conformation du moyen d'indexation pour assurer un positionnement angulaire donné entre le moyen d'indexation 4 et la roue dentée 2, le moyen d'indexation présente préférentiellement à une extrémité une géométrie apte à imposer un positionnement angulaire unique entre le moyen d'indexation et la roue dentée. De nombreuses formes, dès lors qu'il ne s'agit pas d'un cylindre de révolution, peuvent convenir à la réalisation de cette fonction. Dans l'exemple préférentiel ici présenté, cette géométrie consiste en une excroissance 42 ayant pour forme une portion de cylindre de révolution. Dans l'exemple présenté, il s'agit d'une portion de cylindre creux s'étendant sur environ 180° d'angle. Dans une variante préférentielle de l'invention, la portion de cylindre s'étend sur environ 120° d'angle, cette géométrie présentant en outre l'avantage d'offrir une fonction de « détrompage » par dissymétrie lors du montage de la pompe, comparée à d'autres géométries envisageables dans l'invention. [0024] Le moyen d'indexation 4 ne transmet pas nécessairement d'efforts entre l'arbre d'entrée 1 et la roue dentée 2 (qui sont typiquement liées par emmanchement conique), de sorte que le moyen d'indexation peut être réalisé par exemple en matériau plastique, ce qui est d'ailleurs préféré car cela permet l'obtention de très faibles jeux fonctionnels. [0025] Le moyen d'indexation 4 permet, lors du montage d'une pompe à carburant sur un moteur à combustion ou du remontage de ladite pompe, d'en assurer un calage précis par rapport au moteur dans son cycle. Pour ce faire, on positionne un vilebrequin du moteur sur lequel la pompe doit être montée dans une position prédéfinie de son cycle, on positionne la roue dentée 2 de la pompe dans une position prédéfinie, positionnant ainsi la pompe dont l'arbre d'entrée 1 est indexé, grâce au moyen d'indexation 4, à la position de la roue dentée 2 dans une position prédéfinie dans son cycle. Typiquement, le cycle de la pompe est défini vis-à-vis d'un point mort bas de cette dernière. On relie alors la roue dentée 2 au vilebrequin par un moyen d'entraînement, qui assure une transmission synchrone entre le vilebrequin et la pompe, la pompe effectuant un nombre entier de cycles à chaque cycle moteur, ou le moteur effectuant un nombre entier de cycles pour chaque cycle de pompe. Le positionnement dans une position prédéfinie de la roue dentée de la pompe peut se faire avantageusement par la mise en regard d'un repère porté par la roue dentée 2 et d'un repère porté par le carter de la pompe. [0026] La correspondance des repères permet également un contrôle visuel simple du bon calage de la pompe à carburant vis-à-vis du moteur. [0027] L'exemple de mode de réalisation préférentiel ici représenté permet typiquement un calage précis à moins de 5° près dans le cycle de la pompe. [0028] Ainsi, le bon calage, typiquement par la mise des efforts fluctuants générés par la pompe en opposition de phase avec les efforts fluctuants générés par le moteur, permet d'assurer une bonne fiabilité mécanique à l'ensemble des composants mis en jeu (moteur, pompe, dispositif de transmission), et permet également de réduire les fluctuations de couple dans le système lors du démarrage du moteur équipé, condition sine qua non d'un démarrage rapide, nécessaire pour le redémarrage d'un véhicule équipé d'un système d'arrêt et redémarrage automatique. REVENDICATIONS: 1. Pompe à carburant pour moteur à combustion, comportant un arbre d'entrée (1) pour son actionnement selon un cycle de fonctionnement, sur lequel est fixé rigidement une roue dentée (2) d'entraînement, caractérisé en ce qu'un moyen d'indexation (4) de la pompe est interposé entre l'arbre d'entrée (1) et la roue dentée (2) d'entraînement, le moyen d'indexation (4) étant conformé pour assurer un positionnement angulaire relatif prédéfini entre l'arbre d'entrée (1) et la roue dentée (2). 2. Pompe à carburant selon la revendication 1, dans laquelle le moyen d'indexation (4) présente une oreille (41) radiale insérée dans une encoche (11) de l'arbre d'entrée (1) de sorte à assurer le positionnement angulaire du moyen d'indexation (4) vis-à-vis de l'arbre d'entrée (1). 3. Pompe selon la revendication 2, dans laquelle le moyen d'indexation (4) comporte deux oreilles (41) radiales, chacune insérée dans une encoche (11) de l'arbre d'entrée (1). 4. Pompe selon la revendication 3, dans laquelle les deux oreilles (41) radiales sont diamétralement opposées. 5. Pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le moyen d'indexation (4) présente à une extrémité une géométrie apte à imposer un positionnement angulaire unique entre le moyen d'indexation (4) et la roue dentée (2). 6. Pompe selon la revendication 5, dans laquelle ladite géométrie consiste en une excroissance (42) dissymétrique, la roue dentée (2) présentant un logement de réception correspondant à ladite excroissance (42). 7. Pompe selon la revendication 6, dans laquelle l'excroissance (42) est une portion de cylindre. 8. Pompe selon la revendication 7, dans laquelle la portion de cylindre s'étend sur environ 120° d'angle. 9. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle un carter de la pompe d'une part, et la roue dentée (2) d'autre part, portent chacun unrepère dont la mise en regard correspond à une position prédéfinie de la pompe dans son cycle. 10. Moteur à combustion comportant une pompe selon l'une des revendications 1 à 9. 11. Procédé de montage d'une pompe à carburant conforme à l'une des revendications 1 à 9 sur un moteur à combustion, dans lequel on positionne un vilebrequin du moteur dans une position prédéfinie de son cycle, on positionne la roue dentée (2) de la pompe dans une position prédéfinie, positionnant ainsi la pompe dont l'arbre d'entrée (1) est indexé à la position de la roue dentée (2) dans une position prédéfinie dans son cycle, et on relie la roue dentée (2) au vilebrequin par un moyen d'entraînement.10