Brevet FR2984965A1 — publié le 20130628

POMPE À CARBURANT EN BOUT D'ARBRE À CAMES pool L'invention se situe dans le domaine des moteurs thermiques. Elle concerne un bloc moteur d'un moteur à combustion interne comprenant une pompe à carburant entraînée mécaniquement par un arbre à cames. [0002] De façon classique, un bloc moteur d'un moteur à combustion interne comprend notamment un bloc-cylindres, un carter d'huile fermant la partie basse du bloc-cylindres, et une culasse supportée par le bloc-cylindres. Il comprend également un vilebrequin et un arbre à cames montés en liaison pivot par rapport au bloc-cylindres. L'arbre à came est entraîné en rotation par le vilebrequin. Selon une configuration particulière, l'arbre à cames est dit "en tête", c'est-à-dire qu'il est situé au-dessus de la culasse. Il peut alors commander directement les soupapes. Par ailleurs, le bloc moteur comprend un dispositif d'alimentation en carburant permettant d'injecter du carburant dans les cylindres du moteur depuis un réservoir de carburant. Un dispositif d'alimentation en carburant comporte habituellement un filtre et une pompe à carburant. Une pompe à carburant peut être à commande électrique ou à commande mécanique. Dans le premier cas, la pompe est actionnée par un solénoïde relié au circuit d'allumage. Dans le second cas, la pompe est actionnée par l'une des cames de l'arbre à cames. Pour une pompe à carburant à piston plongeur, l'actionnement de la pompe s'effectue en transformant le mouvement de rotation de l'arbre à cames en un mouvement de translation alternatif dit de va-et-vient du piston plongeur, cette transformation de mouvement étant obtenue par la forme excentrique de la came. [0003] L'un des problèmes d'une pompe à carburant à commande mécanique classique est qu'elle présente un encombrement important dans l'axe du mouvement de translation du piston plongeur. Cet axe de translation est perpendiculaire à l'axe du mouvement de rotation de l'arbre à cames. En pratique, l'arbre à cames est généralement monté en liaison pivot selon un axe horizontal, c'est-à-dire parallèle au plan du sol, et le piston plongeur est monté en liaison glissière selon un axe vertical, c'est-à-dire orthogonal au plan du sol. La pompe à carburant se positionne alors au-dessus de l'arbre à cames, ce qui augmente l'encombrement du bloc moteur selon l'axe vertical. [0004] Le brevet GB 978,460 décrit un moteur à combustion interne comprenant un arbre à cames et une pompe à carburant dont l'axe du mouvement de translation du piston forme un angle aigu avec l'axe de rotation de l'arbre à cames. L'arbre à cames est engrené avec un vilebrequin par un pignon dont une face porte un disque muni d'une surface de contrôle inclinée et sur laquelle vient appuyer le piston de la pompe à carburant. Cette configuration de pompe à carburant permet de réduire l'encombrement du bloc moteur selon l'axe vertical. Elle présente cependant l'inconvénient d'introduire une force de poussée ayant une composante radiale non nulle et une composante axiale non centrée. En conséquence, la répartition des forces sur l'arbre à cames n'est pas optimisée. [0005] Un but de l'invention est notamment de remédier à tout ou partie des inconvénients précités en fournissant un bloc moteur comprenant un arbre à cames et une pompe à carburant configurés de manière à équilibrer au mieux la force exercée par la pompe à carburant sur l'arbre à cames tout en limitant l'encombrement de la pompe à carburant selon les axes perpendiculaires à l'axe de rotation de l'arbre à cames. A cet effet, l'invention a pour objet un bloc moteur d'un moteur à combustion interne comprenant : - un carter, - un arbre à cames en liaison pivot par rapport au carter selon un axe, et 20 - une pompe à carburant. [0006] La pompe à carburant comprend : - un élément fixe solidaire du carter, - un élément mobile en liaison glissière par rapport à l'élément fixe selon l'axe, un mouvement de translation alternatif de l'élément mobile par rapport à l'élément fixe 25 selon l'axe permettent de pomper du carburant, et - un galet fixé à l'élément mobile, ou fixé à l'arbre à cames 12 avec la came fixée à l'élément mobile. [0007] L'arbre à cames comprend une came à transmission axiale présentant une surface d'appui sur laquelle le galet est en appui, la surface d'appui étant profilée de 30 manière à imprimer un mouvement de translation alternatif selon l'axe à l'élément mobile par l'intermédiaire du galet avec un mouvement de rotation de l'arbre à cames selon cet axe. [000s] Selon une forme particulière de réalisation, la came à transmission axiale est située à une extrémité de l'arbre à cames ou sur l'élément mobile. [0009] La pompe à carburant peut comprendre deux galets fixés à l'élément mobile ou à l'arbre à cames, symétriquement l'un de l'autre par rapport à l'axe, les deux galets étant simultanément en appui sur la surface d'appui de la came à transmission axiale afin d'équilibrer parfaitement les efforts entre l'arbre à cames et le piston plongeur. [0olo] Le ou les galets peuvent être en liaison pivot par rapport à l'élément mobile, ou à l'arbre à came, selon un deuxième axe perpendiculaire au premier axe afin de réduire les frottements. [0011] La surface d'appui est par exemple profilée de manière à ce que l'élément mobile de la pompe à carburant soit animé d'un mouvement de translation sinusoïdal selon le premier axe avec un mouvement de rotation de l'arbre à cames selon cet axe. Alternativement, la translation peut être partiellement sous forme polynomiale, par exemple du second degré, ou être obtenue par relevé de points. [0012] Selon une forme particulière de réalisation, l'élément fixe de la pompe à carburant est fixé dans un manchon formé dans le carter. [0013] L'invention a également pour objet tout véhicule, notamment automobile, comprenant un bloc moteur tel que défini précédemment. [0014] L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard de dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente, dans une vue en perspective, un exemple de bloc moteur selon l'invention ; - la figure 2 représente, dans une vue en perspective, un détail de réalisation du bloc moteur de la figure 1. [0015] La figure 1 représente, dans une vue en perspective, un exemple de bloc moteur comprenant un arbre à cames et une pompe à carburant selon l'invention. Le bloc moteur 10 est celui d'un moteur à combustion interne. Il comprend un carter, par exemple une culasse 11, un arbre à cames 12 monté en liaison pivot selon un axe X dans la culasse 11, et une pompe à carburant 13, par exemple une pompe à essence. La liaison pivot selon l'axe X entre l'arbre à cames 12 et la culasse 11 est réalisée au moyen de paliers 14 usinés dans la culasse 11. L'arbre à cames 12 est entraîné en rotation par un vilebrequin, non représenté, par exemple au moyen d'un engrenage, d'une chaîne de transmission ou d'une courroie crantée. Il comprend un ensemble de cames 121 formées chacune par un excentrique. Les cames 121 permettent de commander des organes de distribution du moteur thermique, non représentés, par une transformation du mouvement de rotation continu de l'arbre à cames 12 selon l'axe X en des mouvements de translation alternatifs selon des axes perpendiculaires à l'axe X. Les cames 121 permettent notamment la commande de soupapes pour l'admission et l'échappement de gaz dans une chambre de combustion du moteur. La pompe à carburant 13 est disposée à une extrémité de l'arbre à cames 12. Elle est de type à commande mécanique et à piston plongeur. Autrement dit, la pompe à carburant 13 comprend un piston plongeur apte à effectuer un mouvement de translation alternatif dans une chambre de pression à partir du mouvement de rotation de l'arbre à cames 12. La pompe à carburant est par exemple logée dans un manchon 111 formé dans la culasse 11. [0016] La figure 2 représente, dans une vue en perspective, un détail de réalisation de l'arbre à cames 12 et de la pompe à carburant 13 de la figure 1, la partie supérieure du manchon 111 étant coupée. L'arbre à came 12 comprend une came à transmission axiale 122, c'est-à-dire une pièce comprenant une surface d'appui 122A profilée de manière à ce que la hauteur selon l'axe X entre un point fixe de référence et tout point de la surface d'appui 122A varie continument par rotation autour de l'axe X. La came à transmission axiale 122 est solidaire de l'arbre à cames 12. La pompe à carburant 13 comprend notamment un piston plongeur 131, une chambre de pression fermée par une enveloppe 132, et deux galets 133 et 134. L'enveloppe 132 de la chambre de pression est solidaire de la culasse 11. Elle est par exemple fixée dans le manchon 111 formé dans la culasse 11. Le piston plongeur 131 est en liaison glissière selon l'axe X par rapport à la chambre de pression 132. Il est centré par rapport à l'axe X (c'est-à-dire traversé en son milieu par l'axe X), c'est-à-dire par rapport à l'axe de rotation de l'arbre à cames 12. L'enveloppe 132 et le piston plongeur 131 forment respectivement un élément fixe et un élément mobile de la pompe à carburant 13. [0017] Les galets 133 et 134 sont fixés au piston plongeur 131, symétriquement l'un de l'autre par rapport à l'axe X. [0018] Alternativement, les galets peuvent être fixés sur l'arbre à cames, et la came peut être rapportée sur ou faire partie intégrante du piston plongeur 131, ce sont alors les galets qui tournent à la place de la came. [0019] Les galets viennent simultanément en appui sur la surface d'appui 122A de la came à transmission axiale 122 et forment ainsi un suiveur de came. Afin de permettre le contact simultané entre les galets 133 et 134 et la surface d'appui 122A, cette dernière présente en chacun de ses points une symétrie axiale selon l'axe X. Un mécanisme de rappel tel qu'un ressort, non représenté, permet de maintenir ce contact. La came à transmission axiale 122 est avantageusement fixée à une extrémité de l'arbre à cames 12, c'est-à-dire en bout d'arbre à cames, afin de faciliter son contact avec les galets 133 et 134. Elle peut être percée en son centre afin d'y laisser pénétrer le piston plongeur 131. [0020] La came à transmission axiale 122, en particulier sa surface d'appui 122A, et les galets 133 et 134 coopèrent pour transformer le mouvement de rotation de l'arbre à cames 12 autour de l'axe X en un mouvement de translation alternatif du piston plongeur 131 selon ce même axe X. La came à transmission axiale 122 forme ainsi un poussoir pour le piston plongeur 131. Selon une forme particulière de réalisation, la surface d'appui 122A de la came à transmission axiale 122 est profilée de manière à ce que le déplacement d du piston plongeur 131 selon l'axe X par rapport à sa position centrale suive la relation suivante : [0021] d = c - . sin(2. a) 2 [0022] où C est la course du piston plongeur 131, et a l'angle de rotation de l'arbre à cames 12 selon l'axe X. Ainsi, le piston plongeur 131 est animé d'un mouvement de translation sinusoïdal selon l'axe X. [0023] Dans le but de réduire les frottements entre les galets 133 et 134 d'une part, et la came à transmission axiale 122 d'autre part, les galets 133 et 134 peuvent être montés en liaison pivot par rapport au piston plongeur 131 selon un axe perpendiculaire à l'axe X. La liaison pivot permet aux galets 133 et 134 de rouler sur la surface d'appui 122A. [0024] La pompe à carburant décrite en référence à la figure 2 comporte deux galets fixés symétriquement sur le piston plongeur. Cette forme particulière de réalisation permet d'équilibrer parfaitement l'effort de poussée de la came à transmission axiale sur le piston plongeur. Néanmoins, la pompe à carburant selon l'invention peut ne comporter qu'un seul galet fixé au piston plongeur. REVENDICATIONS1. Bloc moteur d'un moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comprend : - un carter (11), - un arbre à cames (12) en liaison pivot par rapport au carter (11) selon un axe (X), et - une pompe à carburant (13), la pompe à carburant (13) comprenant : - un élément fixe (132) solidaire du carter (11), - un élément mobile (131) en liaison glissière par rapport à l'élément fixe (132) selon l'axe (X), un mouvement de translation alternatif de l'élément mobile (131) par rapport à l'élément fixe (132) selon l'axe (X) permettent de pomper du carburant, et - un galet (133, 134) fixé à l'élément mobile (131), ou fixé à l'arbre à cames (12) avec la came fixée à l'élément mobile (131), l'arbre à cames (12) comprenant : - une came à transmission axiale (122) présentant une surface d'appui (122A) sur laquelle le galet (133, 134) est en appui, la surface d'appui (122A) étant profilée de manière à imprimer un mouvement de translation alternatif selon l'axe (X) à l'élément mobile (131) par l'intermédiaire du galet (133, 134) avec un mouvement de rotation de l'arbre à cames (12) selon cet axe (X). 2. Bloc moteur selon la revendication 1, dans lequel la came à transmission axiale (122) est située à une extrémité de l'arbre à cames (12) ou sur l'élément mobile (131). 3. Bloc moteur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la pompe à carburant (13) comprend deux galets (133, 134) fixés à l'élément mobile (131) ou à l'arbre à cames (12), symétriquement l'un de l'autre par rapport à l'axe (X), les deux galets (133, 134) étant simultanément en appui sur la surface d'appui (122A) de la came à transmission axiale (122). 2 984 965 8 4. Bloc moteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le ou les galets (133, 134) sont en liaison pivot par rapport à l'élément mobile (131) ou à l'arbre à came (12) selon un deuxième axe perpendiculaire à l'axe (X) de la liaison glissière entre l'élément mobile (131) et l'élément fixe (132). 5 5. Bloc moteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la surface d'appui (122A) est profilée de manière à ce que l'élément mobile (131) de la pompe à carburant (13) soit animé d'un mouvement de translation sinusoïdal ou partiellement polynomiale selon l'axe (X) avec un mouvement de rotation de l'arbre à cames (12) 10 selon cet axe (X). 6. Bloc moteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément fixe (132) de la pompe à carburant (13) est fixé dans un manchon (111) formé dans le carter (11). 15 7. Véhicule, notamment véhicule automobile, comprenant le bloc moteur selon l'une des revendications précédentes.