Brevet FR3006021A1 — publié le 20141128

AGENCEMENT D'ACCOUPLEMENT MECANIQUE D'UNE PIECE D'ENTRAINEMENT [0001] L'invention concerne un agencement d'accouplement mécanique d'une pièce d'entraînement, telle qu'un arbre d'entraînement, à une pièce à entraîner telle que l'arbre de commande d'une pompe haute pression essence d'un moteur à combustion interne, par engagement d'une terminaison polygonale dans une empreinte de forme complémentaire, la terminaison polygonale étant formée par une pluralité de lobes déplaçables perpendiculairement à l'axe de l'accouplement, qui sont en contact par leurs faces radialement externes avec la face interne de l'empreinte et, par leurs faces internes, avec un élément tronconique. [0002] L'invention concerne également une pompe, telle qu'une pompe haute pression d'essence notamment d'un véhicule automobile comprenant un tel agencement, ainsi qu'un véhicule automobile comprenant cet agencement. [0003] Il est connu que ce type d'accouplements génère des bruits en raison du jeu interne entre les parties engagées, des acyclismes liés à la pompe et à l'arbre à cames. Ce bruit de claquement augmente avec l'usure et donc la dégradation des surfaces internes de la liaison. [0004] Par le document US 2008/0101858 est connu un agencement d'accouplement par engagement de la terminaison polygonale d'une pièce dans une empreinte de forme complémentaire de la pièce motrice. La terminaison polygonale est formée par une pluralité de lobes radialement mobiles sous l'effet d'un corps tronconique de la pièce motrice, qui s'engage dans l'orifice délimité par les lobes pour assurer un alignement et un centrage précis des deux pièces et pour s'opposer au déplacement des lobes en direction de l'axe sous l'effet du couple d'entraînement. [0005] L'invention a pour but de proposer un agencement d'accouplement qui pallie l'inconvénient précité des bruits. [0006] Pour atteindre ce but, l'agencement d'accouplement selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de rattrapage automatique du jeu entre la terminaison polygonale et l'empreinte femelle dans laquelle la terminaison est encastrée. [0007] L'invention comprend en outre au moins l'une des caractéristiques suivantes : - chacun des lobes est disposé à l'extrémité d'une lame élastiquement deformable, les lames étant parallèles, solidaires de la pièce à entraîner et orientées dans la direction de l'axe de l'arbre de l'accouplement. - les lobes sont prévus à l'extrémité d'une partie d'arbre tubulaire et les lames sont délimitées chacune entre deux fentes axiales coupées dans la paroi tubulaire de l'arbre. - l'élément tronconique est monté axialement mobile dans la cavité dans l'extrémité de l'arbre tubulaire, à l'encontre d'un ressort de rappel, la conicité de l'élément tronconique et de l'orifice interne de forme complémentaire des lobes étant telle que les lobes soient déplacés radialement vers l'extérieur contre la face interne de l'empreinte. - le ressort de rappel est disposé dans la cavité de l'arbre tubulaire entre le fond de la cavité et l'élément tronconique, le diamètre du cône de l'élément tronconique diminuant en direction de l'extrémité axiale extérieure de l'élément tronconique, tandis que la conicité des faces internes des lobes varie de façon inverse. - des parties périphériques de bague sont interposées entre les faces coniques complémentaires de l'élément tronconique et des lobes. - l'élément tronconique est prévu à l'extrémité d'un corps cylindrique creux engagé axialement dans la cavité de l'arbre tubulaire et en ce que le ressort de rappel est interposé entre une face de butée interne du corps tubulaire et une face de butée d'une tige fixée par son extrémité interne dans le fond de l'arbre tubulaire, le diamètre de l'élément tubulaire augmentant dans la direction de l'extrémité extérieure de cet élément, la conicité des faces internes des lobes variant dans le sens inverse. - des goupilles de fixation des composants du dispositif par blocage dans leur position d'assemblage sont prévues, qui traversent les pièces à accoupler radialement. La pompe selon l'invention, telle qu'une pompe haute pression essence, notamment de véhicule automobile à combustion interne, comprenant un arbre de commande entraîné par l'arbre à cames du moteur, est caractérisée en ce qu'elle comprend un agencement d'accouplement précité. [0008] Le véhicule automobile selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un agencement d'accouplement précité. [0009] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un agencement d'accouplement entre un arbre d'entraînement et une pompe à carburant d'un véhicule automobile ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale de l'agencement selon la figure 1, illustrant un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue en perspective d'une terminaison polygonale à trois lobes expansibles selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en perspective d'un agencement d'accouplement selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 5 est une vue en perspective éclatée de l'agencement selon la figure 4 ; - la figure 6 est une vue en coupe axiale à l'état assemblé de l'accouplement selon la figure 5, selon la ligne de coupe VI-VI de la figure 7; - la figure 7 est une vue en direction de la flèche VII de la figure 6 ; - la figure 8 est une vue en coupe axiale de l'accouplement de la figure 5, à l'état assemblé, selon la ligne VIII-VIII de la figure 6, et - la figure 9 est une vue du détail indiqué en IX sur la figure 8. [0010] L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple non exclusif, dans son application à un accouplement mécanique entre l'arbre à cames d'admission et l'arbre de commande d'une pompe haute pression d'essence d'un moteur à combustion interne, indiqués sur la figure 1 respectivement par les chiffres de référence 1 et 2. La référence 3 désigne le boîtier support de la pompe. [0011] Comme le montre la figure 2, l'arbre de commande est supporté dans le boîtier 3 à l'aide d'un palier à roulement 4, tandis que son autre extrémité 5 est engagée dans l'extrémité adjacente 6 de l'arbre à cames. [0012] L'extrémité 5 de l'arbre 2 est réalisée sous forme d'une terminaison polygonale comprenant, dans l'exemple représenté, trois éléments en forme de lobes 8 dont chacune est disposée à l'extrémité d'un segment 9 axial en forme d'une lame élastique de l'arbre 2. L'arbre est creux, donc tubulaire sur la longueur des segments et comprend une cavité axiale 10. Les segments sont obtenus par des fentes axiales 11 qui s'étendent à partir de l'extrémité à terminaison polygonale en direction de l'autre extrémité sur la longueur de la cavité 10, par exemple jusqu'au milieu de l'arbre, de façon à conférer aux segments 8 une certaine élasticité permettant aux lobes 8 d'être déplacés radialement entre une position rapprochée et une position radialement écartée les unes des autres, sous l'effet d'un dispositif d'écartement automatique 12 qui sera décrit plus loin. La terminaison polygonale à trois lobes est destinée à s'encastrer dans une empreinte, à savoir un alésage femelle de forme complémentaire 13. Lorsqu'il y a du jeu interne entre les pièces mâle et femelle, et en raison d'acyclismes liés à la pompe et à l'arbre à cames, l'accouplement génère un bruit de claquement qui augmente avec l'usure et provoque une dégradation des surfaces internes de la liaison par l'accouplement. [0013] L'invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de rattrapage automatique du jeu grâce au dispositif d'écartement qui constitue donc des moyens de rattrapage de jeu entre les surfaces en contact de la terminaison polygonale et de la face interne de l'empreinte. [0014] Les figures 1 à 3 illustrent un premier mode de réalisation du dispositif de rattrapage de jeu selon l'invention. [0015] Le dispositif d'écartement 12 comprend un corps 14 qui s'engage axialement dans la cavité 10 pratiquée dans l'extrémité de l'arbre 2. Cette cavité comprend une partie axialement interne 16, de forme cylindrique, délimitée par les segments 9 qui se termine vers l'extérieur par une partie conique 17 s'élargissant vers l'extérieur et délimité par les faces internes des lobes 8. Le corps 14 est configuré de façon complémentaire et comprend une partie axialement interne cylindrique 18 et une partie d'extrémité de forme tronconique 19 qui constitue un cône pousseur du dispositif d'écartement, comme cela sera expliqué ultérieurement. Le cône 19 de forme complémentaire a la forme de l'ouverture conique délimitée par les lobes 8 et est destiné à se déplacer axialement dans cet orifice à l'encontre d'un ressort hélicoïdal de rappel 23 qui prend appui par son extrémité intérieure sur un épaulement interne 24 à l'extrémité intérieure du corps et par son extrémité extérieure sur une surface d'appui de la tête 26 d'une vis de retenue 27 qui s'étend coaxialement au corps et à l'arbre 1 et est vissée dans un trou axial 28 pratiqué dans le fond de la cavité 16 de l'arbre. La tête 26 est disposée dans le creux du corps au niveau du cône pousseur. Le cône est donc tiré par le ressort axialement vers l'intérieur de l'arbre. [0016] II est encore à noter que le dispositif d'écartement comporte une goupille 30 de blocage du cône pousseur 19 dans l'arbre à cames 1. Cette goupille est retirée après la pose du boîtier. [0017] Il ressort de la description qui vient d'être faite que le cône pousseur 19 est poussé contre la face interne de l'orifice conique délimité par les lobes 8, sous l'effet du ressort 23 de poussée, de façon à exercer de façon permanente une force dans la direction de la flèche F1 qui a tendance à forcer les lobes dans la direction radialement vers l'extérieur dans le sens de la flèche F2. Ainsi, la face extérieure des lobes est constamment poussée en contact avec la face interne de l'empreinte de l'arbre à cames, ce qui assure un rattrapage de tout jeu pouvant se produire entre les faces de contact des lobes et de l'empreinte. [0018] Les figures 4 à 8 montrent un deuxième mode de réalisation du dispositif d'écartement et donc de rattrapage de jeu, selon l'invention. Sur ces figures, on utilise pour les pièces identiques ou similaires les mêmes chiffres de référence que sur les figures 1 à 3 relatives au premier mode de réalisation de l'invention. [0019] Ce deuxième mode de réalisation comprend, comme le premier, le corps cylindrique 14 à extrémité conique de poussée, qui est disposé coaxialement dans la cavité 10 de l'arbre 2 pourvue de trois fentes axiales 11 décalées de 120° les unes par rapport aux autres. Dans ce mode de réalisation, le ressort hélicoïdal de compression de rappel 23 est interposé entre le fond de la cavité dans l'arbre 2 et la face frontale du corps cylindrique. Différemment du premier mode de réalisation, le cône de poussée est réalisé sous forme d'un embout tronconique 34 d'un diamètre plus faible séparé de la partie cylindrique par un épaulement radial 36. Le diamètre du cône diminue en direction de l'extrémité libre de l'embout A cet embout conique sont associés trois tiers de bague conique 38 disposés à l'état assemblé du dispositif autour de l'embout conique dans l'orifice 40 du polygone à trois lobes 8 de l'arbre de commande. Sous l'effet du ressort de compression 23, le cône 34 de l'arbre, par l'intermédiaire des trois tiers de bague conique, exerce constamment un effort radial tendant à repousser les lobes radialement vers l'extérieur. A cette fin, l'élasticité de la partie polygone tri-lobe de l'arbre supprime tout jeu de fonctionnement à l'intérieur de la forme polygone femelle complémentaire de l'arbre d'admission 1. Tout mouvement relatif est donc supprimé. La conséquence immédiate est l'absence de bruit en fonctionnement. [0020] Pour garantir l'orientation angulaire du cône 14 à embout conique, une goupille pleine 42 est prévue qui traverse l'arbre et le corps 14, radialement en passant par des trous radiaux respectivement 44 et 45. Le trou radial 44 est de forme oblongue et le trou radial est de forme cylindrique de révolution. Une goupille fendue 47 est prévue qui, à l'état d'assemblage, traverse l'arbre en passant par un orifice 49 disposé entre la goupille 42 et le polygone. L'extraction de la goupille fendue 47 permet de libérer le dispositif de blocage, la goupille 42 restant en place. [0021] II est à noter que le démontage de cet ensemble est possible grâce à l'utilisation d'une goupille conique mise en lieu et place de la goupille fendue pour revenir à la situation initiale. [0022] Bien entendu, l'invention est utilisable dans des domaines autres que l'automobile, à savoir pour toutes sortes d'entraînement nécessitant un rattrapage de jeu. REVENDICATIONS1. Agencement d'accouplement mécanique d'une pièce d'entraînement, tel qu'un arbre d'entraînement, à une pièce à entraîner, telle que l'arbre de commande d'une pompe haute pression essence de moteur à combustion interne, par engagement d'une terminaison polygonale dans une empreinte de forme complémentaire, la terminaison polygonale étant formée par une pluralité de lobes déplaçables perpendiculairement à l'axe de l'accouplement, qui sont en contact par leurs faces radialement externes avec la face interne de l'empreinte et, par leurs faces internes, avec un élément tronconique, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (12) de rattrapage automatique du jeu entre la terminaison polygonale (8) et l'empreinte (13) dans laquelle la terminaison est engagée. 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des lobes (8) est disposé à l'extrémité d'une lame élastiquement deformable (9), les lames étant parallèles, solidaires de la pièce à entraîner et orientées dans la direction de l'axe de l'arbre de l'accouplement. 3. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les lobes (8) sont prévus à l'extrémité d'une partie d'arbre tubulaire (2) et en ce que les lames (9) sont délimitées chacune entre deux fentes axiales (11) coupées dans la paroi tubulaire de l'arbre. 4. Agencement selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que l'élément tronconique (19, 34) est monté axialement mobile dans la cavité (10) dans l'extrémité de l'arbre tubulaire, à l'encontre d'un ressort de rappel (23), la conicité de l'élément tronconique et de l'orifice interne de forme complémentaire des lobes (8) étant telle que les lobes soient déplacés radialement vers l'extérieur contre la face interne de l'empreinte. 5. Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort de rappel (23) est disposé dans la cavité (10) de l'arbre tubulaire entre le fond de la cavité et l'élément tronconique (34), le diamètre du cône de l'élément tronconique diminuant en direction de l'extrémité axiale extérieure de l'élément tronconique, tandis que la conicité des faces internes des lobes (8) varie de façon inverse. 6. Agencement selon la revendication 5, caractérisé en ce que des parties périphériques de bague (38) sont interposées entre les faces coniques complémentaires de l'élément tronconique (34) et des lobes (8). 7. Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément tronconique (19) est prévu à l'extrémité d'un corps cylindrique creux (18) engagé axialement dans la cavité (10) de l'arbre tubulaire et en ce que le ressort de rappel (23) est interposé entre une face de butée interne du corps tubulaire et une face de butée d'une tige (27) fixée par son extrémité interne dans le fond de l'arbre tubulaire, le diamètre de l'élément tubulaire (19) augmentant dans la direction de l'extrémité extérieure de cet élément, la conicité des faces internes des lobes (8) variant dans le sens inverse. 8. Agencement selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que des goupilles (30, 42, 47) de fixation des composants du dispositif par blocage dans leur position d'assemblage sont prévues, qui traversent les pièces à accoupler radialement. 9. Pompe telle qu'une pompe haute pression essence, notamment de véhicule automobile à combustion interne, comprenant un arbre de commande (2) entraîné par l'arbre à cames (1) du moteur, caractérisée en ce qu'elle comprend un agencement d'accouplement entre l'arbre de commande et l'arbre à cames, selon l'une des revendications 1 à 8. 10. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un agencement d'accouplement selon l'une des revendications 1 à 8.