Brevet FR3002007A1 — publié le 20140815

POMPE A HUILE A RENDEMENT HYDRAULIQUE AMELIORE ET MOTEUR DE VEHICULE CORRESPONDANT [0001] L'invention porte sur une pompe à huile à rendement hydraulique amélioré ainsi que sur le moteur de véhicule correspondant. [0002] Les moteurs thermiques comportent généralement une pompe à huile qui tourne en permanence pour alimenter en huile sous pression le vilebrequin ainsi que différents éléments en mouvement du moteur, afin de lubrifier et refroidir les paliers de guidage de ces éléments. [0003] Des valves de contrôle disposées dans le circuit d'huile, comprenant des clapets de régulation de pression qui s'ouvrent sous une pression définie, permettent d'obtenir une certaine régulation de la pression d'alimentation des différents composants. [0004] Pour réduire la puissance mécanique consommée par l'entraînement de la pompe, on réalise des pompes à cylindrée variable permettant d'ajuster le débit et la pression générée en fonction des besoins du moteur. [0005] Un type de pompe à huile connu à cylindrée variable, présenté notamment par le document DE102009023443, comporte un anneau de commande à l'intérieur duquel sont agencés un rotor externe et un rotor interne. Le rotor interne entraîne en rotation le rotor externe monté avec jeu à l'intérieur de l'anneau de commande. A cet effet, le rotor interne est relié au rotor externe par l'intermédiaire de pendules d'orientation radiale montés coulissants à l'intérieur de rainures ménagées dans le rotor interne. [0006] La variation du volume de chaque chambre située entre deux pendules consécutifs, et donc le réglage de la cylindrée de la pompe, est obtenue par un déplacement de l'anneau de commande pour rapprocher ou éloigner l'axe de rotation du rotor externe par rapport à l'axe de rotation du rotor interne, de manière à respectivement réduire ou augmenter la cylindrée. Pour effectuer ce déplacement, l'anneau de commande pivote autour d'un pivot formé dans le carter de la pompe sous l'effet d'une pression de pilotage appliquée par un piston qui agit sur cet anneau de commande pour le déplacer à l'encontre d'un ressort de rappel. [0007] La régulation de la cylindrée de la pompe à huile se réalise de manière automatique. Quand la pression monte trop en sortie du filtre à huile, par exemple avec une huile froide et peu fluide, ou avec une vitesse de rotation du moteur thermique élevée, la pression de pilotage augmente en sorte que le piston agit plus fortement sur l'anneau de commande qui pivote en comprimant le ressort de rappel. L'axe du rotor externe se rapproche alors de celui du rotor interne, ce qui diminue la cylindrée de la pompe et fait descendre la pression délivrée. [0008] A l'inverse quand la pression diminue trop en sortie du filtre à huile, par exemple avec une huile chaude et très fluide, ou avec une faible vitesse de rotation du moteur thermique, cette pression de pilotage diminue en sorte que le piston presse moins fortement sur l'anneau de commande qui revient en position arrière sous l'effet du ressort de rappel. L'axe du rotor externe s'éloigne alors de celui du rotor interne, ce qui augmente la cylindrée de la pompe et remonte la pression délivrée. [0009] Pour les pompes à huile installées en bout de vilebrequin, les contraintes d'implantation très fortes limitent la place disponible pour réaliser les passages de l'huile dans les régions d'aspiration et de refoulement de l'huile. En conséquence, ces pompes présentent des rendements hydrauliques très faibles. Ainsi, la courbe de la figure 1 montrant le débit théorique Dth représenté en traits discontinus et le débit réel Dr représenté en trait plein en fonction du régime moteur met en évidence que le rendement hydraulique se dégrade dès le bas régime et que la pompe sature à partir de 3500 tours/min. [0010] L'invention vise à améliorer le rendement hydraulique en proposant une pompe à huile à cylindrée variable comportant une région d'aspiration et une région de refoulement de l'huile, un anneau de commande à l'intérieur duquel sont agencés un rotor externe et un rotor interne, le rotor interne entraînant en rotation le rotor externe par l'intermédiaire de pendules d'orientation radiale montés coulissants à l'intérieur de rainures ménagées dans le rotor interne, l'anneau de commande étant apte à se déplacer autour d'un pivot pour rapprocher ou éloigner un axe de rotation du rotor externe d'un axe de rotation du rotor interne de manière à adapter la cylindrée de la pompe, caractérisée en ce qu'elle comporte des zones de passage de l'huile à travers une épaisseur de l'anneau de commande et du rotor externe de manière à maximiser des sections de passage de l'huile dans les régions d'aspiration et de refoulement de l'huile. [0011] Ainsi, la création des zones de passage de l'huile dans l'épaisseur de l'anneau de commande et du rotor externe permet de mieux remplir les chambres de la pompe à huile et donc d'améliorer de manière significative le rendement hydraulique. En effet, en augmentant les sections de passage de l'huile d'une hauteur de l'ordre de 2mm, l'invention permet de gagner environ 10% de débit de pompe à 4000 tours/min. [0012] Selon une réalisation, l'anneau de commande comporte des zones de passage de l'huile situées au niveau des régions d'aspiration et de refoulement de la pompe. [0013] Selon une réalisation, le rotor externe comporte des zones de passage de l'huile s'étendant chacune entre deux pendules successifs. [0014] Selon une réalisation, les zones de passage de l'huile sont constituées par des zones de hauteur réduite de l'anneau de commande et du rotor externe. [0015] Selon une réalisation, les zones de passage sont constituées par des ouvertures traversantes ménagées dans l'épaisseur de l'anneau de commande et du rotor externe. [0016] Selon une réalisation, les ouvertures sont délimitées par des contours radiaux fermés. [0017] L'invention a également pour objet un moteur thermique de véhicule automobile équipé d'une pompe à huile selon l'invention. [0018] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0019] La figure 1, déjà décrite, est une représentation graphique du débit théorique et du débit réel d'une pompe à huile selon l'état de la technique; [0020] La figure 2 montre une vue schématique de face d'une pompe à huile selon l'invention munie de zones de passage de l'huile ménagées dans l'épaisseur de l'anneau de commande et du rotor externe; [0021] La figure 3a représente une vue schématique de dessous de la pompe à huile de la figure 1 munie de zones de passage de l'huile réalisées suivant un premier mode de réalisation de l'invention; [0022] La figure 3b montre une vue en perspective détaillée des zones de passage de l'huile ménagées dans l'épaisseur de l'anneau de commande et du rotor externe suivant le premier mode de réalisation de l'invention; [0023] La figure 4 montre une vue schématique de dessous de la pompe à huile de la figure 1 munie de zones de passage de l'huile réalisées suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention. [0024] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0025] La figure 2 montre une pompe à huile 1 à cylindrée variable selon l'invention comportant une région d'aspiration 2 et une région de refoulement 3 de l'huile, les flèches indiquant le sens de circulation de l'huile. La pompe 1 comporte en outre un anneau de commande 5 à l'intérieur duquel sont agencés un rotor externe 7 et un rotor interne 8. Le rotor externe 7 et le rotor interne 8 ont tous deux une forme annulaire d'orientation axiale. Le rotor interne 8 entraîne en rotation le rotor externe 7 monté avec jeu à l'intérieur de l'anneau de commande 5. A cet effet, le rotor interne 8 est relié au rotor externe 7 par l'intermédiaire de pendules 10 d'orientation radiale montés coulissants à l'intérieur de rainures 11 ménagées dans le rotor interne 8. [0026] La variation du volume de chaque chambre 12 située entre deux pendules 10 consécutifs, et donc le réglage de la cylindrée de la pompe 1, est effectué par un déplacement de l'anneau de commande 5 pour rapprocher ou éloigner un axe de rotation X1 du rotor externe 7 par rapport à l'axe de rotation X2 du rotor interne 8, de manière à respectivement réduire ou augmenter la cylindrée. Pour effectuer ce déplacement, l'anneau de commande 5 pivote autour d'un pivot 13 formé dans le carter de la pompe, sous l'effet d'une pression de pilotage appliquée par un piston 14 qui agit sur l'anneau de commande 5 pour le déplacer à l'encontre d'un ressort de rappel 16. [0027] La régulation de la cylindrée de la pompe 1 se réalise de manière automatique. Quand la pression monte trop en sortie du filtre à huile (non représenté), par exemple avec une huile froide et peu fluide, ou avec une vitesse de rotation du moteur thermique élevée, la pression de pilotage augmente en sorte que le piston 14 agit plus fortement sur l'anneau de commande 5 qui pivote en comprimant le ressort de rappel 16. L'axe X1 du rotor externe 7 se rapproche alors de l'axe X2 du rotor interne 8, ce qui diminue la cylindrée de la pompe 1 et fait descendre la pression délivrée. [0028] A l'inverse, quand la pression diminue trop en sortie du filtre à huile, par exemple avec une huile chaude et très fluide, ou avec une faible vitesse de rotation du moteur thermique, cette pression de pilotage diminue en sorte que le piston 14 presse moins fortement sur l'anneau de commande 5 qui revient en position arrière sous l'effet du ressort de rappel 16. L'axe X1 du rotor externe 7 s'éloigne alors de l'axe X2 du rotor interne 8, ce qui augmente la cylindrée de la pompe 1 et remonte la pression délivrée. [0029] Par ailleurs, pour augmenter les sections de passage de l'huile dans les régions d'aspiration 2 et de refoulement 3, la pompe 1 comporte des zones de passage 21, 22 de l'huile à travers une épaisseur de l'anneau de commande 5 et du rotor externe 7. [0030] Dans le mode de réalisation des figures 3a et 3b, l'anneau de commande 5 comporte des zones de passage 21 constituées par des zones de hauteur réduite situées au niveau des régions d'aspiration 2 et de refoulement 3 de la pompe. [0031] En effet, l'anneau de commande 5 présente une hauteur Ha' réduite à l'endroit de ces zones de passage 21 par rapport à sa hauteur nominale Ha mesurée axialement. Par exemple, pour une hauteur nominale Ha de l'anneau de commande 5 de l'ordre de 12mm, la hauteur est réduite d'environ 2mm dans les zones de passage 21. Cette réduction de hauteur est réalisée sur une longueur circonférentielle La de l'ordre de 100mm. Ces dimensions sont sensiblement identiques du côté de la région d'aspiration 2 et du côté de la région de refoulement 3. En variante, ces dimensions pourraient varier d'un côté à l'autre de la pompe 1. [0032] Les zones 21 de hauteur réduite définissent en l'occurrence des échancrures délimitées par un contour radial 24 ouvert globalement en forme de U. Par "contour radial", on entend un contour formé par des faces situées dans l'épaisseur de l'anneau de commande 5 ayant une orientation sensiblement radiale par rapport à l'axe de l'anneau de commande 5. [0033] Par ailleurs, le rotor externe 7 comporte des zones de passage de l'huile 22 de hauteur réduite s'étendant chacune entre deux pendules 10 successifs et destinées à venir se positionner en regard des zones de passage 22 du rotor externe pour maximiser la section de passage de l'huile. Le rotor externe 7 comporte dans sa paroi un nombre de zones de passage 22 égal au nombre de chambres 12 de la pompe. Les zones 22 du rotor externe ont une forme qui correspond à celle des zones 21 de l'anneau de commande 5. [0034] Comme cela est bien visible sur la figure 3b, le rotor externe 5 présente ainsi une hauteur Hre' réduite à l'endroit de ces zones de passage 21 par rapport à sa hauteur nominale Hre mesurée axialement. En l'occurrence, la hauteur Hre est égale à la hauteur de l'anneau de commande 5 et la réduction de hauteur du rotor externe 7 dans les zones 22 de passage de l'huile est sensiblement identique à celle de l'anneau de commande 5 c'est-à-dire d'environ 2mm. Cette réduction de hauteur est effectuée entre deux pendules 10 sur une longueur circonférentielle Lre de l'ordre de 30mm. [0035] Les zones 22 définissent ainsi de manière analogue aux zones 21 des échancrures délimitées par un contour radial 26 ouvert globalement en forme de U. Comme montré sur la figure 3b, le rotor externe 7 présente ainsi suivant sa circonférence une alternance d'échancrures 22 et de zones de fixation 30 avec une extrémité d'un pendule 10, deux échancrures successives étant séparées par une zone de fixation 30 formant des saillies d'orientation axiale ayant un profil évasé. [0036] Dans un autre mode de réalisation montré à la figure 4, les zones de passage 21, 22 de l'anneau de commande 5 et du rotor externe 7 sont constituées par des ouvertures traversantes ménagées radialement dans l'épaisseur de ces éléments. [0037] Comme précédemment, les ouvertures de l'anneau de commande 5 sont positionnées dans les régions d'aspiration 2 et de refoulement 3 de l'huile, tandis que les ouvertures du rotor externe 7 s'étendent entre deux pendules 10 successifs. Contrairement aux échancrures délimitées par un contour radial 24, 26 ouvert, les ouvertures de l'anneau de commande 5 et du rotor externe 7 sont délimitées respectivement par des contours radiaux 30 et 31 fermés. Ces ouvertures présentent une forme oblongue. [0038] Dans un exemple de réalisation, les ouvertures de l'anneau de commande 5 présentent des dimensions analogues à celles du mode de réalisation précédent, c'est-à- dire une longueur circonférentielle La de l'ordre de 100mm et une largeur la de l'ordre de 4 MM. [0039] Les ouvertures du rotor externe 7 présentent également des dimensions analogues à celles du mode de réalisation précédent c'est-à-dire une longueur circonférentielle Lre de l'ordre de 30mm et une largeur Ire de l'ordre 4 mm. [0040] Une telle pompe 1 qui présente un rendement hydraulique amélioré du fait de l'augmentation de la section de passage de l'huile dans les régions d'aspiration et de refoulement pourra ainsi être utilisée dans des environnements aux contraintes d'implantation sévères, comme par exemple en bout de vilebrequin. [0041] Bien entendu, l'homme du métier pourra apporter des modifications à la pompe à huile précédemment décrite sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, il sera possible de réaliser dans un des éléments parmi l'anneau de commande 5 ou le rotor externe 7 des échancrures et dans l'autre élément des ouvertures. Les dimensions des zones de passage 21, 22 pourront également être adaptées en fonction de l'application et des dimensions de la pompe. REVENDICATIONS1. Pompe à huile (1) à cylindrée variable comportant une région d'aspiration (2) et une région de refoulement (3) de l'huile, un anneau de commande (5) à l'intérieur duquel sont agencés un rotor externe (7) et un rotor interne (8), le rotor interne (8) entraînant en rotation le rotor externe (7) par l'intermédiaire de pendules (10) d'orientation radiale montés coulissants à l'intérieur de rainures (11) ménagées dans le rotor interne (8), l'anneau de commande (5) étant apte à se déplacer autour d'un pivot pour rapprocher ou éloigner un axe de rotation (X1) du rotor externe d'un axe (X2) de rotation du rotor interne (8) de manière à adapter la cylindrée de la pompe, caractérisée en ce qu'elle comporte des zones (21, 22) de passage de l'huile à travers une épaisseur de l'anneau de commande (5) et du rotor externe (7) de manière à maximiser des sections de passage de l'huile dans les régions d'aspiration (2) et de refoulement (3) de l'huile. 2. Pompe à huile selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'anneau de commande (5) comporte des zones de passage (21) de l'huile situées au niveau des régions d'aspiration (2) et de refoulement (3) de la pompe. 3. Pompe à huile selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le rotor externe (7) comporte des zones (22) de passage de l'huile s'étendant chacune entre deux pendules (10) successifs. 4. Pompe à huile selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les zones (21, 22) de passage de l'huile sont constituées par des zones de hauteur réduite de l'anneau de commande (5) et du rotor externe (7). 5. Pompe à huile selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les zones (21, 22) de passage sont constituées par des ouvertures traversantes ménagées dans l'épaisseur de l'anneau de commande (5) et du rotor externe (7). 6. Pompe à huile selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ouvertures traversantes sont délimitées par des contours radiaux (30, 31) fermés. 7. Moteur thermique de véhicule automobile équipé d'une pompe à huile selon l'une des revendications précédentes.