Brevet FR3072725A1 — publié le 20190426

DENT LONGUE USINEE SUR PIGNON POMPE HAUTE PRESSION Domaine technique de l'invention La présente invention porte sur le domaine des moteurs à combustion. Elle concerne 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. La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de calage de la pompe haute pression de carburant montée à une extrémité d'un arbre à cames du moteur à combustion. Etat de la technique De manière connue, les moteurs à combustion interne, et notamment les moteurs dits à injection directe, c'est-à-dire comportant des injecteurs de carburant débouchant directement dans les chambres de combustion, comportent une pompe à haute pression de carburant qui permet la circulation de carburant sous pression dans une rampe d'alimentation des injecteurs. Cette technologie d'injection de carburant est bien connue sur les moteurs de type Diesel, mais peut également concerner les moteurs à allumage commandé appelés aussi moteurs à essence. De manière avantageuse, le moteur est apte à entrainer la pompe à haute pression qui permet son alimentation en carburant. Pour ce faire, la pompe à haute pression peut comprendre un arbre d'actionnement, dont la rotation actionne un moyen de pompage, typiquement un piston mobile dans un cylindre. L'arbre d'actionnement de la pompe est selon ce mode de réalisation doté d'une roue dentée pour son entraînement. La mise en rotation de la roue dentée, et donc de l'arbre d'actionnement de la pompe peut être assurée par une autre roue dentée, ou, plus communément par une courroie ou une chaîne disposée du côté de la face accessoires du moteur, celle de distribution du 2 moteur, reliant un vilebrequin du moteur à un arbre à cames ou éventuellement aux arbres à cames apte à actionner les soupapes. Pour réduire l'encombrement du moteur, ladite pompe haute pression est disposée à une extrémité de l'arbre à cames du côté transmission opposée à la face accessoires du moteur. 5 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. De façon connue, la pompe haute pression peut être directement entrainée par exemple par une came solidaire en 10 rotation de l'arbre du vilebrequin. Dans ce cas, aucun dispositif particulier assurant un calage ou une indexation précise de la pompe haute pression par rapport au vilebrequin du moteur n'est nécessaire. Mais, pour d'autres cas d'entrainement de la pompe haute pression par exemple via un dispositif de transmission comprenant selon le mode présenté ci- 15 avant une courroie ou une chaine de transmission reliant une roue solidaire du vilebrequin à l'arbre d'actionnement de la pompe haute pression, les fluctuations générées peuvent entraîner une rupture de courroie ou de chaine de distribution, potentiellement destructrice du moteur, ou l'endommagement des paliers ou roulement d'arbres (arbre de pompe, vilebrequin, arbre à came) et des pignons 20 engendrant un risque de défaillance ou la génération de bruits et vibrations. 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 25 réduit, typiquement en deux points mort hauts du cycle du moteur pour un moteur à 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 »). Il convient donc de concevoir un moyen permettant d'assurer que la 30 pompe est montée, typiquement en usine de montage des moteurs, avec un calage adéquat vis-à-vis du moteur qu'elle équipe. 3 La publication FR2991000-A1 divulgue un dispositif d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne à l'aide d'une pompe haute pression, ledit dispositif comprenant un moyen d'indexage de ladite pompe. Selon ce document, le moyen d'indexation comprend une dent de calage 5 s'engrenant avec une roue dentée solidaire en rotation de l'arbre d'actionnement de ladite pompe, ladite dent de calage étant apte à bloquer la roue dentée vis-à-vis du moyen d'indexation. Selon cette publication, la pompe haute pression est directement actionnée par l'intermédiaire de la chaine ou courroie de distribution sans passer 10 par l'intermédiaire de l'arbre à cames. La précision de calage souhaitée, dans ce cas décrit, est de l'ordre de la dent. Il n'y a pas d'impact sur le calage distribution. L'arbre à cames est calé par rapport au vilebrequin via la chaine ou la courroie, ensuite la pompe est mise en place sur la chaine dans la position souhaitée à la dent près. 15 Un autre dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne comprend la roue dentée prolongée selon l'axe de ladite roue dentée par une dent de calage de profil transversal sensiblement identique à celui des dents de la roue dentée ou homothétique. Le dispositif comprend un moyen d'indexation qui présente un orifice traversant une paroi de la culasse, ledit orifice 20 pointant sur la dent de calage. Les deux propositions divulguées dans ces documents ne permettent pas un calage suffisamment précis de la pompe haute pression, la dite imprécision pouvant entrainer des fluctuations d'harmonique 4 nuisibles au fonctionnement du moteur. 25 Le but de l'invention est de remédier à ces problèmes et un des objets de l'invention est un dispositif d'injection de carburant de moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant : -une pompe haute pression d'injection de carburant disposée à une extrémité d'un arbre à cames, comportant une roue dentée pour son 30 actionnement -un moyen d'indexage de la pompe haute pression. 4 Présentation de l'invention La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de calage d'une pompe haute pression d'injection de carburant comportant une roue dentée d'actionnement entrainée en rotation par une roue d'arbre à cames à une 5 extrémité dudit arbre à cames débouchant de la face accouplement d'un moteur thermique de véhicule automobile et, comprenant : -un moyen de calage s'étendant dans le prolongement de la roue dentée d'actionnement selon l'axe de la roue dentée, -un orifice de pige apte à loger une pige et traversant la paroi d'une 10 chambre logeant le moyen de calage, Caractérisé en ce que le moyen de calage comporte une face plane orthogonale à l'axe de l'orifice de pige et en vis-à-vis avec ledit orifice. De manière avantageuse, le moyen de calage comporte une face plane orthogonale à l'axe de l'orifice de pige pour obtenir une étanchéité optimale lors 15 du processus de calage à l'aide d'une pige traversant l'orifice de pige. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : -la pige est une pige à mesure de fuites. De manière avantageuse, la pige est préférentiellement une pige à mesures de fuite permettant une précision optimale lors de la phase de calage 20 de la distribution et de la pompe haute pression. -la pige comporte un conduit longitudinal présentant un débouché en vis-à-vis du moyen de calage présentant un diamètre de 0.7 mm. De manière avantageuse, la pige à mesures de fuite comporte un conduit longitudinal présentant un débouché en vis-à-vis avec le moyen de calage 25 présentant un diamètre réduit de l'ordre de 0,7 mm afin d'obtenir un niveau de précision optimal lors de la phase de calage de la pompe haute pression. -le moyen de calage comprend une dent d'indexage prolongeant la roue dentée d'actionnement parallèlement à l'axe de la roue. 5 De manière avantageuse, le moyen de calage comporte une dent d'indexage s'étendant dans le prolongement de la roue dentée parallèlement à l'axe de ladite roue afin de ne pas altérer le fonctionnement de la pompe haute pression. Ladite dent d'indexage est donc d'une pièce avec la roue dentée. 5 -la dent d'indexage s'étend radialement depuis un cylindre coaxial avec la roue dentée. De manière avantageuse, la dent d'indexage s'étend radialement depuis un cylindre coaxial avec la roue dentée afin d'amener une rigidité à la dent d'indexage. -le cylindre comporte une échancrure transversale au pied de la dent 10 d'indexage. De manière avantageuse, le cylindre comporte une échancrure transversale au pied de la dent d'indexage afin d'autoriser un certain degré de liberté en rotation du pignon lorsque la pige est insérée dans la culasse et pour guider la pige vers la face place de la dent d'indexage. 15 -l'axe de l'orifice de pige est incliné par rapport à un plan horizontal du moteur parallèle au plan de culasse. De manière avantageuse, l'axe de l'orifice de pige est incliné par rapport à un plan horizontal parallèle au plan de culasse pour permettre un agencement du dispositif avec les contraintes d'encombrement du moteur et l'introduction de 20 la pige en après-vente. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, 25 dans lesquels : -la figure 1 est une vue schématique de l'agencement d'une pompe haute pression entrainée par une roue d'actionnement d'un arbre à cames à une extrémité débouchant de la face accouplement d'un moteur thermique. 6 -la figure 2 est une vue schématique d'un moyen de calage de la pompe haute pression selon l'état de l'art. -la figure 3 est une vue schématique du moyen de calage de la pompe haute pression selon l'invention. 5 -la figure 4 est une vue schématique du dispositif de calage de la pompe haute pression. Description détaillée des figures Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. 10 De manière connue, un moteur à combustion interne de véhicule automobile peut comporter une pompe haute pression 10 de carburant pour alimenter une rampe de carburant creusée dans une culasse 50 reliée à des injecteurs de carburant (non représentés) qui sont aptes à injecter ledit carburant dans des cylindres du moteur selon les figures 1 et 4. 15 Selon la figure 1, la pompe haute pression 10 selon un mode de réalisation de l'invention est agencée selon un côté du moteur tournée vers la face accouplement dudit moteur. La face accouplement AC est la face opposée, selon l'axe longitudinal du moteur, à la face distribution Dl ou accessoires de laquelle débouchent une extrémité du vilebrequin et une première extrémité 20 20 d'arbre à cames 11, le vilebrequin transmettant un mouvement de rotation à l'arbre à cames par l'intermédiaire d'un système d'entrainement comprenant une roue menante 14 solidaire de l'extrémité du vilebrequin et une roue menée 12 solidaire de la première extrémité 20 de l'arbre à cames 11, les deux roues 12,14 étant entourées par une chaine ou une courroie d'entrainement 13 apte à 25 transmettre la rotation du vilebrequin à l'arbre à cames. L'arbre à cames 11 est agencé dans une culasse 50 du moteur et la pompe haute pression 10 à carburant est fixée à la paroi 51 de ladite culasse 50. L'arbre à cames 11 comporte à la seconde extrémité 21 opposée à la première extrémité 20 une roue dentée 15 engrenant un pignon d'entrainement 7 16 fixé solidaire en rotation à un arbre d'actionnement 10a de la pompe haute pression de carburant 10. De cette manière la rotation du vilebrequin entraine la rotation de l'arbre à cames 11 qui entraine l'actionnement de la pompe 10 haute pression de carburant. 5 Un bon calage entre la pompe haute pression 10 et le moteur, notamment le vilebrequin, est nécessaire pour que les efforts générés par la pompe ne perturbent pas le moteur notamment lors des phases de démarrage du moteur, les temps desdites phases sont de plus en plus réduits. Les perturbations peuvent également être critiques durant d'autres phases. La 10 pompe haute pression 10 est donc associée avec un dispositif de calage 100. Selon la figure 2, le dispositif de calage 10 de manière connue comprend un corps cylindrique 31 portant une dent supplémentaire 33 et comportant une encoche 34, prolongeant de façon coaxiale le pignon d'entrainement 16 composé d'une roue dentée 30. Ledit pignon d'entrainement est logé dans une 15 chambre 51 de la culasse 50 dont la paroi est percée par un orifice de pige 41 destiné à accueillir une pige 35 de contrôle formée par un élément tubulaire. Ladite dent supplémentaire 33 permet lors de la phase de calage un pré positionnement de l'arbre d'actionnement 10a de la pompe haute pression 10, complété par l'introduction de la pige 35 de contrôle dans l'encoche 34 du corps 20 cylindrique 31. Ladite pige de contrôle est introduite dans l'encoche en traversant l'orifice de pige 41 percé dans la paroi 52 de la chambre 51. Ce dispositif de calage 100 de l'état de l'art ne permet pas d'avoir une précision de calage suffisante car la pige de contrôle introduite dans l'encoche garantit uniquement que le pignon 16 a engrené avec la bonne dent du pignon 25 emmanché sur l'arbre à came, soit une précision de +/-1 dent. Le dispositif de calage 100 de la pompe haute pression de carburant selon l'invention est représenté dans les figures 3 et 4. Ledit dispositif 100 comprend un moyen de calage 55 s'étendant dans le prolongement du pignon d'entrainement 16 de la pompe haute pression selon 30 l'axe X du pignon 16. Ledit moyen de calage 55 est logé dans une chambre 51 8 de la culasse 50 dont la paroi 52 comporte un orifice traversant dit orifice de pige 41 apte à accueillir une pige dirigée vers ledit moyen de calage 55. Selon la figure 3, le moyen de calage comporte une plaque ou une dent 38 dite dent longue, d'indexage, sensiblement parallépipédique et présentant au- 5 moins une face plane 39 tournée vers l'orifice de pige. Selon le mode de réalisation présenté, le moyen de calage 55 comporte un corps cylindrique 31 s'étendant dans le prolongement de la roue dentée 30 du pignon d'entrainement, ledit corps cylindrique 31 porte la plaque ou la dent longue 38 présentant au moins la face plane 39. 10 De manière préférentielle, la face plane 39 de la plaque ou dent longue 38 est destinée en vis-à-vis avec l'orifice de pige 41 lorsque l'arbre d'actionnement 10a de la pompe haute pression 10 vient en position de calage ; ladite face plane 39 est obtenue par usinage. En effet, l'usinage de ladite face plane 39 permet également de réduire la tolérance de localisation du plat ainsi 15 que son état de surface par rapport à une face brute. La précision de la mesure est donc accrue et les dispersions réduites. De manière préférentielle, la face plane 39 est agencée à une distance minimale de l'axe de rotation X de la roue dentée ,30. En effet, la précision de la mesure est affectée par la distance entre le point de mesure qui est la face plane 20 39 et l'axe central de rotation X. De manière préférentielle, cette distance est supérieure au rayon du corps cylindrique 31. Cette distance est également limitée pour respecter les contraintes d'encombrement du moteur et de manière préférentielle elle reste inférieure au rayon du cercle de tête de la roue dentée 30 du pignon d'entrainement 16. 25 Au pied de la plaque ou de la dent longue 38, le corps cylindrique 31 présente une échancrure transversale 40. De manière préférentielle, l'échancrure présente une base sensiblement orthogonale 40b à la face plane 39 de la plaque ou de la dent longue. De manière préférentielle, ladite base 40b est plane et forme avec la face plane 39 un angle obtus. Cette échancrure 40 autorise un certain degré de liberté en rotation du pignon d'entrainement 16 lorsque la pige 35 est insérée dans la culasse 50 et permet un guidage de la 9 pige 35 pour amener l'extrémité de la pige en contact avec la face plane 39 de la plaque ou dent longue 38 lors de la phase de calage. La face plane 39 usinée sur la dent longue 38 permet d'avoir un contact plan/plan entre le pignon et la pige ce qui permet d'assurer l'étanchéité de la 5 mesure du débit de fuite, ce qui n'était pas le cas avec les dents longues présentes sur les précédentes applications. Pour optimiser la précision de calage, la pige 35 est à mesure de fuites ; elle est sensiblement tubulaire et comporte un conduit longitudinal 36 intérieur dont le diamètre à l'extrémité de la pige 35 tournée vers le moyen de calage 55 10 est de l'ordre de 0,4mm. La pige comprend un second conduit 37 qui débouche d'une surface d'appui de la pige 35 en contact avec la paroi 52 de la chambre 51. Les conduits 36,37 réalisés dans la pige 35 permettent de mesurer un débit de fuite entre la plaque ou dent longue 38 et la pige 35 et aussi entre la paroi 52 de la culasse 50 15 et la pige 35 afin de valider le contact entre la pige et la face plane 39 de la plaque ou de la dent longue ainsi que le contact de la pige avec la paroi 52 de la culasse. Selon la figure 4, l'axe de l'orifice de pige est incliné par rapport à un plan horizontal parallèle par exemple au plan de culasse 564 du moteur. L'angle d'inclinaison peut varier selon les agencements des différents accessoires 20 susceptibles de cacher l'accès audit orifice 41. Toutefois, de manière préférentielle, une valeur d'angle d'inclinaison de 15° permet une insertion facilitée en après-vente. La phase de contrôle de calage de la pompe comprend les étapes suivantes : 25 -Montage pignon d'entrainement sur l'arbre de la pompe haute pression, -Montage de la roue dentée de l'arbre à cames, -Montage de la pompe haute pression, -Pré-positionnement de la pompe haute pression dans une position stable de ladite pompe, ladite position stable correspond généralement au 10 « Point Mort Bas » de la pompe avec un minimum d'effort entre un galet d'actionnement et l'arbre d'actionnement de la pompe, -Mise en place de l'arbre à cames dans la culasse, -mise en rotation de l'arbre de la pompe pour présenter l'échancrure face 5 à l'orifice de pige -insertion de la pige, -mise en rotation de l'arbre de la pompe jusqu'au contact en appui de l'extrémité de la pige contre la face plane. Contrôle de l'appui avec la pige à mesure de fuites. 10 L'objectif est atteint : le dispositif de contrôle de calage de la pompe permet une précision au moins inférieure à la dent du pignon d'entrainement. Cette précision peut être nécessaire pour améliorer le fonctionnement du moteur. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette prise, décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse 15 au contraire toutes les variantes. Par exemple, la plaque présentant une face plane usinée peut être rapportée sur le pignon d'entrainement REVENDICATIONS1. Dispositif de calage (100) d'une pompe haute pression (10) d'injection de carburant comportant une roue dentée (30) d'actionnement 5 entrainée en rotation par une roue (15) d'arbre à cames à une extrémité (21) dudit arbre à cames débouchant de la face accouplement (AC) d'un moteur thermique de véhicule automobile et, comprenant : -un moyen de calage (55) s'étendant dans le prolongement de la -roue dentée d'actionnement (30) selon l'axe X de la roue dentée, 10 -un orifice de pige (41) apte à loger une pige (35) et traversant la paroi d'une chambre (51) logeant le moyen de calage (55), Caractérisé en ce que le moyen de calage comporte une face plane (39) destinée à être orthogonale à l'axe de l'orifice de pige (41). 15 2. Dispositif de calage (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pige (35) est une pige à mesure de fuites. 3. Dispositif de calage (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pige (35) comporte un premier conduit (36) longitudinal présentant un 20 débouché en vis-à-vis du moyen de calage (55) présentant un diamètre de 0.4 mm. 4. Dispositif de calage (100) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la pige comporte un deuxième conduit (37) présentant un débouché 25 en vis-à-vis de la paroi (52) de la chambre (51) logeant le moyen de calage (55). 5. Dispositif de calage (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la face plane (39) est obtenue par usinage. 30 6. Dispositif de calage (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen de calage (55) comprend 12 une dent d'indexage (38) prolongeant la roue dentée d'actionnement parallèlement à l'axe de la roue. 7. Dispositif de calage (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de calage (55) comprend un corps cylindrique (31) portant la dent d'indexage (38). 8. Dispositif de calage (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le corps cylindrique (31) comporte une échancrure transversale (40) au pied de la dent d'indexage (38). 9. Dispositif de calage (100) selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'échancrure transversale (40) présente une base inclinée par rapport à la face plane (39) de la dent d'indexage (38). 10. Dispositif de calage (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'axe de l'orifice de pige (41) est incliné par rapport à un plan horizontal du moteur parallèle au plan de culasse (54). 20