Brevet FR3013774A1 — publié le 20150529

Pompe d'injection de carburant à lubrification intégrée à l'axe de rotation du galet Domaine technique de l'invention L'invention concerne une pompe d'injection de carburant à haute pression, notamment de gasoil, pour moteur de véhicule automobile, comprenant un poussoir incluant un corps de poussoir, un axe de rotation fixe par rapport au corps de poussoir, un galet monté à rotation par rapport au corps de poussoir autour de l'axe de rotation fixe et un palier disposé entre l'axe de rotation et le galet, le galet étant apte coopérer avec une came solidaire d'un vilebrequin du moteur. L'invention a pour objet également un moteur de véhicule automobile, notamment de type Diesel, comprenant au moins une pompe d'injection de carburant à haute pression, notamment de gasoil. État de la technique Dans le domaine de telles pompes d'injection de carburant, la vitesse de rotation du galet est importante due au diamètre de la came qui est implantée sur le vilebrequin. Il est nécessaire de prévoir une lubrification efficace du palier. Une solution actuelle de lubrification consiste à lubrifier au moyen de gicleurs formés dans le corps de poussoir et injectant à leur sortie l'huile sur les flancs du palier, ce qui ne permet pas d'assurer une bonne homogénéité et un bon débit d'huile dans le palier. 25 30 Il existe aussi une problématique de fournir une bonne alimentation de la pompe d'injection de carburant en lubrifiant en termes de pression et de refroidissement, tout en étant simple et économique. Une solution connue d'une telle alimentation consiste en une circulation d'huile à l'extérieur du support de la pompe d'injection de carburant et spécifiquement dédiée à la fonction d'alimentation en lubrifiant de la pompe d'injection. Il s'agit d'une solution complexe, onéreuse et induisant des pertes de charges élevées pour le lubrifiant. Objet de l'invention Le but de la présente invention est de proposer une pompe d'injection de carburant qui remédie aux inconvénients listés ci-dessus. Notamment, un objet de l'invention est de fournir une solution qui permette : - une lubrification simple, efficace et peu onéreuse du palier au sein de la pompe, - une alimentation de la pompe en lubrifiant qui soit simple, efficace et économique. Cet objet peut être atteint par l'intermédiaire d'une pompe d'injection de carburant à haute pression, notamment de gasoil, pour moteur de véhicule automobile, comprenant un poussoir incluant un corps de poussoir, un axe de rotation fixe par rapport au corps de poussoir, un galet monté à rotation par rapport au corps de poussoir autour de l'axe de rotation et un palier disposé entre l'axe de rotation et le galet, le galet étant apte coopérer avec une came solidaire d'un vilebrequin du moteur, des éléments de lubrification du palier étant formés dans la matière de l'axe de rotation. De préférence, les éléments de lubrification comprennent au moins un canal d'alimentation permettant la circulation d'un fluide lubrifiant, notamment de l'huile, et formé dans le volume de l'axe de rotation. Ledit au moins un canal d'alimentation peut notamment déboucher à l'une de ses extrémités au niveau d'une zone de l'interface de contact entre une face intérieure du palier et une face extérieure de l'axe de rotation au niveau de laquelle le fluide lubrifiant sort hors du canal d'alimentation. Préférentiellement, ladite zone de l'interface est une zone de l'axe de rotation diamétralement opposée par rapport à la zone de l'axe de rotation encaissant les efforts transmis par le galet lorsqu'il coopère avec la came du vilebrequin. Ledit au moins un canal d'alimentation peut aussi déboucher à l'une des ses extrémités au niveau d'une zone d'alimentation du corps de poussoir au niveau de laquelle le fluide lubrifiant pénètre dans l'axe de rotation. Selon un mode de réalisation, les éléments de lubrification comprennent des premier et deuxième conduits d'alimentation rectilignes agencés selon une connexion fluidique en série et selon une disposition en V. Selon un autre mode de réalisation, les éléments de lubrification comprennent un canal d'alimentation ayant une première extrémité débouchant dans la zone d'alimentation du corps de poussoir et une deuxième extrémité débouchant dans la zone d'interface entre le palier et l'axe de rotation coïncidant avec la zone de l'axe de rotation encaissant les efforts transmis par le galet lorsqu'il coopère avec la came du vilebrequin. Chaque conduit d'alimentation peut notamment être un perçage réalisé dans la matière de l'axe de rotation. De préférence, les éléments de lubrification comprennent au moins une gorge de distribution formée dans la face extérieure de l'axe de rotation au niveau de l'interface de contact entre la face intérieure du palier et la face extérieure de l'axe de rotation et permettant la circulation d'un fluide lubrifiant, notamment de l'huile, pour répartir ledit fluide lubrifiant le long de cette interface. La gorge de distribution peut être rectiligne, orientée suivant l'axe de révolution de l'axe de rotation et aménagée dans la zone de l'interface formée par une zone de l'axe de rotation diamétralement opposée par rapport à la zone de l'axe de rotation encaissant les efforts transmis par le galet lorsqu'il coopère avec la came du vilebrequin. Des éléments d'alimentation en lubrifiant alimentant en lubrifiant les éléments de lubrification formés dans la matière de l'axe de rotation peuvent être formés dans la matière du corps de poussoir, notamment sous la forme d'au moins un canal d'amenée en communication fluidique avec les éléments de lubrification. Un moteur de véhicule automobile, notamment de type Diesel, pourra comprendre au moins une telle pompe d'injection de carburant à haute pression, notamment de gasoil, un vilebrequin comprenant une came coopérant avec le galet de la pompe, dans lequel le lubrifiant circulant dans les éléments de lubrification du palier formés dans la matière de l'axe de rotation est le même lubrifiant que celui qui assure la lubrification à l'intérieur du bloc moteur. Dans le cas où le moteur comprend un circuit de lubrification du moteur, il peut comprendre des éléments de d'alimentation en lubrifiant formés dans la matière du bloc moteur et/ou dans le support de la pompe sur le bloc moteur et dans lesquels circule du lubrifiant prélevé depuis le circuit de lubrification et alimentant les éléments de lubrification du palier de la pompe avec le lubrifiant prélevé depuis le circuit de lubrification du moteur. Selon un mode de réalisation, les éléments d'alimentation formés dans la matière du bloc moteur et/ou dans le support comprennent au moins un conduit de circulation pour lubrifiant débouchant dans la rampe principale à lubrifiant délimitée par le bloc moteur. Des éléments de retour de lubrifiant peuvent être formés dans la matière du bloc moteur et/ou du support, assurant le retour du lubrifiant dans le circuit de lubrification du moteur après sa circulation dans les éléments de lubrification de la pompe. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'un exemple de pompe d'injection de carburant selon l'invention, - la figure 2 est une vue de côté en coupe axiale/verticale de la partie de la pompe située dans la zone A de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective de dessous de la partie de la figure 2, l'axe de rotation étant représenté de manière transparente, - la figure 4 est une vue en perspective de l'axe de rotation représenté selon une coupe axiale/verticale, - la figure 5 est une vue de côté en coupe axiale/verticale d'une autre variante de la partie de la pompe située dans la zone A de la figure 1, - la figure 6 est une vue en perspective du bloc moteur supportant la pompe d'injection de carburant, - la figure 7 représente les mêmes éléments que la figure 6 mais selon une coupe verticale passant par la pompe d'injection de carburant, - et la figure 8 est une vue de détail de côté des éléments de la figure 7, au niveau de la pompe d'injection et de son support. Description de modes préférentiels de l'invention En référence aux figures 1 à 8, l'invention concerne une pompe d'injection de carburant à haute pression 10, notamment de gasoil, pour moteur de véhicule automobile, comprenant un poussoir 11 incluant un corps de poussoir 12, un axe de rotation 13 fixe par rapport au corps de poussoir 12, un galet 14 monté à rotation par rapport au corps de poussoir 12 autour de l'axe de rotation 13 fixe et un palier 15 disposé entre l'axe de rotation 13 et le galet 14. Le galet est apte et destiné à coopérer avec une came solidaire d'un vilebrequin du moteur. Le déplacement du corps de poussoir 12 sous l'impulsion du galet 14 en contact contre cette came, durant la rotation du vilebrequin, commande l'injection du carburant.30 La pression d'injection de gasoil est de l'ordre 2000 bars pour des pompes à carburant connues dans le commerce et l'effort entre la galet et la came est de l'ordre de 10 KN selon un régime moteur de 4000tr/mn. La pression d'huile de lubrification alors nécessaire est comprise entre 1 et 4 l/mn. Selon une caractéristique essentielle, des éléments de lubrification du palier 15 sont formés dans la matière de l'axe de rotation 13. Il s'agit essentiellement d'éléments permettant d'amener du lubrifiant, notamment de type liquide tel que de l'huile, au niveau du palier 15 pour en assurer sa lubrification durant la rotation du galet 14 autour de l'axe de rotation 13. Préférentiellement, les éléments de lubrification comprennent au moins un canal d'alimentation permettant la circulation d'un fluide lubrifiant, notamment de l'huile, et formé dans le volume de l'axe de rotation 13, c'est-à-dire la matière de l'axe de rotation 13. Deux variantes de tels éléments de lubrification vont être détaillées. Dans tous les cas, ledit au moins un canal d'alimentation débouche de préférence à l'une de ses extrémités au niveau d'une zone 16 de l'interface de contact entre une face intérieure du palier 15 et une face extérieure de l'axe de rotation 13 au niveau de laquelle le fluide lubrifiant sort hors du canal d'alimentation. Dans une première variante en référence aux figures 2 et 4, cette zone 16 de l'interface est une zone de l'axe de rotation 13 diamétralement opposée par rapport à la zone 17 de l'axe de rotation 13 encaissant les efforts F transmis par le galet 14 lorsqu'il coopère avec la came du vilebrequin. Préférentiellement, ledit au moins un canal d'alimentation débouche à l'une des ses extrémités au niveau d'une zone d'alimentation 18 formée dans le corps de poussoir 12 au niveau de laquelle le fluide lubrifiant pénètre dans l'axe de rotation 13. Dans le mode de réalisation des figures 2 et 4, les éléments de lubrification comprennent un premier conduit d'alimentation 19 et un deuxième conduit d'alimentation 20 rectilignes agencés selon une connexion fluidique en série et selon une disposition en V, notamment d'une manière telle que : - une première extrémité du premier canal d'alimentation 19 débouche vers le corps de poussoir 12 au niveau de la zone d'alimentation 18, - une deuxième extrémité du premier canal 19 débouche dans une première extrémité du deuxième canal d'alimentation 20, - une deuxième extrémité du deuxième canal d'alimentation 20 débouche vers la zone 16 de l'interface entre le palier 15 et l'axe de pivotement 13. Chaque conduit d'alimentation 19, 20 est notamment formé par un perçage réalisé dans la matière de l'axe de rotation 13. L'avantage d'un tel double perçages en V est de pouvoir pratiquer le perçage d'arrivée d'huile à l'opposé de la zone la plus sollicitée de l'axe de rotation 13 en termes d'efforts F de chargement. Dans une deuxième variante et en référence à la figure 5, mise en oeuvre alternativement ou en combinaison avec la première variante, les éléments de lubrification comprennent un canal d'alimentation 21 ayant une première extrémité débouchant dans la zone d'alimentation 18 du corps de poussoir 12 et une deuxième extrémité débouchant dans la zone de l'interface entre le palier 15 et l'axe de rotation 13 coïncidant avec la zone 17 de l'axe de rotation 13 encaissant les efforts F transmis par le galet 14 lorsqu'il coopère avec la came du vilebrequin. Le conduit d'alimentation 21 est notamment formé par un perçage réalisé dans la matière de l'axe de rotation 13. Autrement dit, si les sollicitations mécaniques de l'axe de rotation 13 sont suffisamment faibles, il est possible de pratiquer un seul perçage dans l'axe de rotation 13 directement vers le bas de cet axe 13 depuis la zone 18 située à proximité du haut de l'axe 13. Préférentiellement, les éléments de lubrification comprennent au moins une gorge de distribution 22 formée dans la face extérieure de l'axe de rotation 13 au niveau de l'interface de contact entre la face intérieure du palier 15 et la face extérieure de l'axe de rotation 13 et permettant la circulation d'un fluide lubrifiant, notamment de l'huile, pour répartir ce fluide lubrifiant le long de ladite zone 16. Ainsi, dans la première variante, la deuxième extrémité du deuxième canal d'alimentation 20 débouche préférentiellement dans la gorge de distribution 22. Bien que sa forme puisse être quelconque, la gorge de distribution 22 est préférentiellement rectiligne, orientée suivant l'axe de révolution X de l'axe de rotation 13 et aménagée dans la zone 16 de l'interface formée par une zone de l'axe de rotation 13 diamétralement opposée par rapport à la zone 17 de l'axe de rotation 13 encaissant les efforts F transmis par le galet 14 lorsqu'il coopère avec la came du vilebrequin. Cette gorge de distribution 22 facultative peut donc être usinée sur le haut de l'axe de rotation 13, ce qui une fois encore correspond à la zone 16 non chargée dans le cas où les efforts F sont uniquement appliqués sur le bas de l'axe de rotation 13 et dirigés de bas en haut de l'axe de rotation. La répartition de l'huile se fait de manière optimum sur toute la largeur du palier 15. Les dimensions de la gorge de distribution 22 ont deux impacts sur la lubrification conférée au palier 15 : - la longueur de la gorge de distribution 22 suivant X permet de dimensionner l'homogénéité de la lubrification sur la largeur du palier 15 : l'homogénéité grandit en même temps que la longueur de la gorge 22, - la distance entre la gorge de distribution 22 et les extrémités axiales du palier 15 et la section de coupe de la gorge de distribution 22 (perpendiculairement à X) permet de dimensionner le débit d'huile : le refroidissement augmente en même temps que le débit. Il convient de préciser que cette gorge de distribution 22 peut être absente si la valeur des efforts F qui chargent l'axe est assez faible. En complément des éléments de lubrification décrits ci-dessus, la pompe d'injection de carburant comprend des éléments d'alimentation en lubrifiant alimentant en lubrifiant ces éléments de lubrification. Ces éléments d'alimentation sont formés dans la matière du corps de poussoir 12, notamment sous la forme d'au moins un canal d'amenée 23 en communication fluidique avec les éléments de lubrification et creusé dans la matière du corps de poussoir 12. La solution de lubrification précédemment décrite permet une lubrification dite forcée du palier 15 et permet d'établir un film de lubrifiant homogène et d'évacuer efficacement les calories. Les canaux et les conduits sont usinés de manière à apporter le lubrifiant sous pression directement là où elle est nécessaire, c'est-à-dire à l'interface entre le palier 15 et l'axe de rotation 13. Ainsi, un moteur de véhicule automobile, notamment de type Diesel, pourra comprendre au moins une telle pompe d'injection de carburant 10 à haute pression, notamment de gasoil, un vilebrequin (non représenté) comprenant une came (non représentée) coopérant avec le galet 14 de la pompe 10. Dans ce moteur, le lubrifiant circulant dans les éléments de lubrification du palier 15 formés dans la matière de l'axe de rotation 13 est le même lubrifiant que celui qui assure la lubrification à l'intérieur du bloc moteur 24. Préférentiellement, dans le cas particulier où le moteur comprend un circuit de lubrification du moteur, notamment pour le fonctionnement des pistons et du vilebrequin, le moteur comprend des éléments d'alimentation en lubrifiant formés dans la matière du bloc moteur 24 et/ou dans le support 25 de la pompe 10 sur le bloc moteur 24 et dans lesquels circule du lubrifiant prélevé depuis le circuit de lubrification et alimentant les éléments de lubrification du palier 15 de la pompe 10 avec le lubrifiant prélevé depuis le circuit de lubrification du moteur. A cet effet, les éléments d'alimentation formés dans la matière du bloc 20 moteur 24 et/ou dans le support 25 comprennent au moins un conduit de circulation 27 pour lubrifiant débouchant dans la rampe principale à lubrifiant 26 délimitée par le bloc moteur 24. Ledit au moins un canal d'amenée 23 comprend donc une extrémité 29 25 débouchant vers une extrémité du conduit de circulation 27 et une deuxième extrémité opposée débouchant dans la zone d'alimentation 18. La première extrémité 29 de ce canal 23 est en communication fluidique avec le conduit de circulation 27. La deuxième extrémité de ce canal 23 est en communication fluidique avec soit la première extrémité du conduit 30 19, soit la première extrémité du conduit 21. En complément des éléments d'alimentation en lubrifiant, le moteur comprend préférentiellement des éléments de retour 28 de lubrifiant formés dans la matière du bloc moteur 24 et/ou du support 25, assurant le retour du lubrifiant dans le circuit de lubrification du moteur après sa circulation dans les éléments de lubrification de la pompe 10. Ainsi, l'alimentation de la pompe d'injection 10 en lubrifiant utilisé pour la lubrification du palier 15 nécessaire au fonctionnement du galet 14 est un circuit d'alimentation dédié issu du circuit de lubrification du moteur, dans le sens concernant l'alimentation de la pompe 10 et dans le sens concernant le retour de la pompe 10 au circuit de lubrification du moteur. La pompe d'injection 10 est alimentée en huile haute pression, à la pression et à la température de la rampe principale à lubrifiant 26, par le conduit de circulation 27 par exemple sous la forme d'un perçage formé dans le bloc moteur 24 et/ou dans le support 25 de la pompe d'injection 10 sur le bloc moteur 24. Puis après sa circulation dans la pompe d'injection de carburant 10, une partie de l'huile est récupérée grâce aux éléments de retour 28 qui assurent le retour de cette huile récupérée en la faisant tomber par gravité dans le carter d'huile du bloc moteur 24, l'autre partie est diffusée par les côtés du palier du galet. La solution précédente fournit une bonne alimentation en lubrifiant à la pompe d'injection de carburant 10 en termes de pression et de refroidissement, au plus près de la pompe d'injection 10 et directement dans son support 25 et/ou dans le bloc moteur 24. Ces dispositions permettent une grande simplicité et une diminution des coûts par rapport aux solutions actuelles qui nécessitent une alimentation dédiée uniquement à la lubrification de la pompe d'injection. REVENDICATIONS1. Pompe d'injection de carburant (10) à haute pression, notamment de gasoil, pour moteur de véhicule automobile, comprenant un poussoir (11) incluant un corps de poussoir (12), un axe de rotation (13) fixe par rapport au corps de poussoir (12), un galet (14) monté à rotation par rapport au corps de poussoir (12) autour de l'axe de rotation (13) et un palier (15) disposé entre l'axe de rotation (13) et le galet (14), le galet (14) étant apte coopérer avec une came solidaire d'un vilebrequin du moteur, caractérisée en ce que des éléments de lubrification du palier (15) sont formés dans la matière de l'axe de rotation (13). 2. Pompe d'injection (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de lubrification comprennent au moins un canal d'alimentation (19, 20, 21) permettant la circulation d'un fluide lubrifiant, notamment de l'huile, et formé dans le volume de l'axe de rotation (13). 3. Pompe d'injection (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit au moins un canal d'alimentation (19, 20, 21) débouche à l'une de ses extrémités au niveau d'une zone de l'interface de contact entre une face intérieure du palier (15) et une face extérieure de l'axe de rotation (13) au niveau de laquelle le fluide lubrifiant sort hors du canal d'alimentation (19, 20, 21). 4. Pompe d'injection (10) selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite zone de l'interface est une zone (16) de l'axe de rotation (13) diamétralement opposée par rapport à la zone (17) de l'axe de rotation (13) encaissant les efforts (F) transmis par le galet (14) lorsqu'il coopère avec la came du vilebrequin. 5. Pompe d'injection (10) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que ledit au moins un canal d'alimentation (19, 20, 21) débouche à l'une des ses extrémités au niveau d'une zone d'alimentation (18) du corps de poussoir (12) au niveau de laquelle le fluide lubrifiant pénètre dans l'axe de rotation (13). 6. Pompe d'injection (10) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les éléments de lubrification comprennent des premier et deuxième conduits d'alimentation (19, 20) rectilignes agencés selon une connexion fluidique en série et selon une disposition en V. 7. Pompe d'injection (10) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les éléments de lubrification comprennent un canal d'alimentation (21) ayant une première extrémité débouchant dans la zone d'alimentation (18) du corps de poussoir (12) et une deuxième extrémité débouchant dans la zone d'interface entre le palier (15) et l'axe de rotation (13) coïncidant avec la zone (17) de l'axe de rotation (13) encaissant les efforts (F) transmis par le galet (14) lorsqu'il coopère avec la came du vilebrequin. 8. Pompe d'injection (10) selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que chaque conduit d'alimentation (19, 20, 21) est un perçage réalisé dans la matière de l'axe de rotation (13). 9. Pompe d'injection (10) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les éléments de lubrification comprennent au moins une gorge de distribution (22) formée dans la face extérieure de l'axe de rotation (13) au niveau de l'interface de contact entre la face intérieure du palier (15) et la face extérieure de l'axe de rotation (13) etpermettant la circulation d'un fluide lubrifiant, notamment de l'huile, pour répartir ledit fluide lubrifiant le long de cette interface. 10. Pompe d'injection (10) selon la revendication 9, caractérisée en ce que la gorge de distribution (22) est rectiligne, orientée suivant l'axe de révolution (X) de l'axe de rotation (13) et aménagée dans la zone de l'interface formée par une zone (16) de l'axe de rotation (13) diamétralement opposée par rapport à la zone (17) de l'axe de rotation (13) encaissant les efforts (F) transmis par le galet (14) lorsqu'il coopère avec la came du vilebrequin. 11. Pompe d'injection (10) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que des éléments d'alimentation en lubrifiant alimentant en lubrifiant les éléments de lubrification formés dans la matière de l'axe de rotation (13) sont formés dans la matière du corps de poussoir (12), notamment sous la forme d'au moins un canal d'amenée (23) en communication fluidique avec les éléments de lubrification. 12. Moteur de véhicule automobile, notamment de type Diesel, comprenant au moins une pompe d'injection de carburant (10) à haute pression, notamment de gasoil, selon l'une quelconque des revendications précédentes, un vilebrequin comprenant une came coopérant avec le galet (24) de la pompe, dans lequel le lubrifiant circulant dans les éléments de lubrification du palier (15) formés dans la matière de l'axe de rotation (13) est le même lubrifiant que celui qui assure la lubrification à l'intérieur du bloc moteur (24). 13. Moteur selon la revendication 12, comprenant un circuit de lubrification du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments de d'alimentation (27, 28) en lubrifiant formés dans la matière du blocmoteur (24) et/ou dans le support (25) de la pompe (10) sur le bloc moteur (24) et dans lesquels circule du lubrifiant prélevé depuis le circuit de lubrification et alimentant les éléments de lubrification du palier (15) de la pompe (10) avec le lubrifiant prélevé depuis le circuit de lubrification du moteur. 14. Moteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les éléments d'alimentation (27, 28) formés dans la matière du bloc moteur (24) et/ou dans le support (25) comprennent au moins un conduit de circulation (27) pour lubrifiant débouchant dans la rampe principale à lubrifiant (26) délimitée par le bloc moteur (24). 15. Moteur selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que des éléments de retour de lubrifiant (28) sont formés dans la matière du bloc moteur (24) et/ou du support (25), assurant le retour du lubrifiant dans le circuit de lubrification du moteur après sa circulation dans les éléments de lubrification de la pompe (10).