Brevet FR3103230A1 — publié le 20210521

Pompe à liquide (10) à palettes (17) apte à faire circuler du liquide dans un moteur comprenant : -un stator (26) comprenant une chambre de compression (14) équipée d’une ouverture d’entrée (11’) de fluide et d’une ouverture de sortie (12’) du fluide, -un rotor (15) présentant un bras de rotation (16) mobile en rotation autour de son axe longitudinal excentré par rapport à l’axe de la chambre, -des palettes radiales (17) tenues par le bras de rotation (16) et mobiles en coulissement radial, Caractérisée en ce que la pompe comprend un anneau cylindrique de modulation (20) logé dans la chambre (14) de compression avec une épaisseur comprise entre une paroi extérieure (21) et une paroi intérieure (22), variable d’une valeur minimale à une valeur maximale sur un tour. Figure pour l’abrégé : Figure 3  Pompe à palettes à débit modulé Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un moteur à combustion interne. La présente invention concerne également un circuite de lubrification de moteur. La présente invention concerne plus particulièrement une pompe à huile à palettes de moteur thermique de véhicule automobile. Etat de la technique Un véhicule automobile à moteur à combustion interne ou thermique comporte un circuit de lubrification pour lubrifier les parties en contact et en mouvement du moteur. Le circuit de lubrification comporte des conduites pour amener du liquide lubrifiant à base d’huile vers des pièces du moteur. Le circuit comprend une pompe à huile pour faire circuler l’huile dans le circuit. Une pompe à huile peut être une pompe à palettes. Ladite pompe comprend des palettes ou aubes qui s’étendent radialement depuis un cylindre de rotation ou rotor. Le rotor est mobile en rotation autour d’un axe, tenant les palettes mobiles en coulissement radial dans une chambre délimitée par une paroi de pompe ou stator. La paroi de chambre est traversée en deux endroits par des conduits d’arrivée et de sortie d’huile lesquels sont connectés aux conduites de lubrification du moteur. De manière connue, l’axe de rotation du rotor est excentré dans la chambre. Les palettes s‘étendent donc depuis le rotor jusqu’au contact avec la paroi de chambre pour délimiter des espaces de volumes différents. De l’huile peut donc passer par le conduit d’entrée et remplir un des espaces. Chacun des espaces est entrainé en rotation pour passer ensuite devant le conduit de sortie par lequel l’huile est susceptible de s’échapper vers les conduites de lubrification du moteur. L’augmentation du volume crée un léger vide qui permet à l’huile d’être poussée dans l’espace entre les palettes par la pression atmosphérique ou celle du réservoir. Pendant que le rotor continue de tourner, une diminution de la distance entre la paroi de chambre et le rotor cause une diminution du volume. L’huile est poussée hors de ce segment du rotor vers le conduit de sortie ou refoulement de la pompe. Les différences de volumes des espaces permettent de fournir une accélération à l’huile voire d‘augmenter la pression en sortie de la pompe. Chaque espace passe ainsi devant une bouche d’entrée et une bouche de sortie. Le fonctionnement d’une pompe à huile de moteur thermique induit des passages répétitifs de pales devant des structures fixes formées par les parois de la pompe et les ouvertures des conduits de circulation de l’huile. Ces passages entraînent des pulsations de pression, créant des phénomènes harmoniques liés à la rotation des pales. Dans le conduit d’aspiration d’huile comme dans celui de refoulement, la pression d’huile fluctue en fonction des phases d’ouverture et de fermeture des chambres de transfert de la pompe. Ces pulsations de pression engendrent la mise en vibration des parois du circuit, ce qui entraîne des émissions de bruit par les différentes pièces en contact avec le circuit d’huile. L’inconvénient des pompes à palettes est la synchronisation des pulsations de pression produites par chaque chambre entre deux palettes. Ceci se traduit par l’apparition d’un bruit harmonique dit bruit de sirène. Pour diminuer l’ampleur de ce bruit, il est connu des rotors à palettes non équidistantes pour limiter l’apparition du bruit harmonique. Ainsi, on peut créer un bruit à une autre fréquence et diminuer l’ampleur du bruit à la fréquence initiale. Quand on décale une palette de sa position équidistante aux autres, on module le bruit harmonique principal de +/- 1 évènement « pulsation » par tour. Le bruit harmonique produit reste encore très perceptible notamment à bas régime. Pour diminuer l’amplitude du bruit harmonique, il est possible d’augmenter l’amplitude du défaut une fois par tour, mais on dégrade alors la fiabilité prévisionnelle de l’ensemble du rotor à palettes. Pour moduler davantage le bruit harmonique initial, il est aussi possible d’augmenter le nombre de palettes non équidistantes : la nouvelle répartition de distances entre palettes, non périodiques pose un problème sur les applications industrielles pour des pompes présentant un nombre limité de palettes par rotor, par exemple de l’ordre de 5. Quand on doit appliquer le défaut de répartition de palettes sur un rotor à nombre peu élevé de palettes, la modulation du bruit harmonique n’est pas significative pour les composants harmoniques de rang peu élevé. Ces composants de rang peu élevés sont cependant ceux qui présentent le bruit le plus élevés. La modulation des harmoniques est difficile avec le nombre peu élevé de palettes. Le but de l’invention est de remédier à ces problèmes et un des objets de l’invention est une pompe à liquide à palettes avec un dispositif de modulation des harmoniques Présentation de l’invention La présente invention concerne plus particulièrement une pompe à liquide à palettes apte à faire circuler du liquide dans un moteur comprenant : -stator comprenant une chambre de compression équipée d’une ouverture d’entrée de fluide et d’une ouverture de sortie du fluide, -un rotor présentant un bras de rotation mobile en rotation autour de son axe longitudinal, -des palettes radiales tenues par le bras de rotation et mobiles en coulissement radial Caractérisé en ce que la pompe comprend un anneau cylindrique de modulation logé dans la chambre de compression avec une épaisseur comprise entre une paroi extérieure et une paroi intérieure variable d’une valeur minimale à une valeur maximale sur un tour. De manière avantageuse, la pompe comprend un anneau de régulation cylindrique qui est logé dans la chambre de compression et apte à modifier le volume de chaque espace d’entrainement compris entre deux palettes. En effet, la variation d’épaisseur de l’anneau de modulation permet de modifier les volumes des espaces d’entrainement et d’obtenir des phases de compression et détente supplémentaire du liquide dans lesdits espaces. Selon d’autres caractéristiques de l’invention : - l’anneau de modulation est mobile en rotation autour d’un axe de rotation parallèle et distinct de l’axe de rotation du rotor. De manière avantageuse, l’anneau de modulation est mobile en rotation autour de son axe et est donc apte à créer des évènements à des périodes propres à sa vitesse de rotation. -la vitesse de rotation de l’anneau de modulation est différente de la vitesse de rotation du rotor. De manière avantageuse, la vitesse de rotation de l’anneau de modulation est différente de la vitesse de rotation du rotor pour amener un déphasage des évènements créés par l’anneau. -l’anneau de modulation est apte à glisser sur la paroi intérieure de la chambre du stator. De manière avantageuse, l’anneau de modulation est mobile par glissement sur la paroi intérieure de la chambre du stator pour obtenir des évènements avec des périodes différentes que celles de la rotation du rotor tenant les palettes. -la paroi extérieure de l’anneau est complémentaire à la paroi intérieure de la chambre du stator. De manière avantageuse, la paroi extérieure de l’anneau est complémentaire à la paroi intérieure de la chambre du stator au jeu de mobilité près pour éviter de créer des bruits parasites. - l’anneau de modulation est apte à glisser sur la paroi intérieure d’un anneau de régulation de cylindrée. De manière avantageuse, l’anneau de modulation est adapté à fonctionner avec une pompe à liquide avec une cylindrée variable. De ce fait, l’anneau de modulation est entouré par l’anneau de régulation de cylindrée. --la paroi extérieure de l’anneau est complémentaire à la paroi intérieure de l’anneau de régulation de cylindrée. De manière avantageuse, la paroi extérieure de l’anneau est complémentaire à la paroi intérieure de l’anneau de régulation de cylindrée au jeu de mobilité près pour éviter de créer des bruits parasites. -l’anneau de modulation comporte un évidement longitudinal sur sa paroi intérieure. De manière avantageuse, l’anneau de modulation comporte un évidement longitudinal sur sa paroi intérieure apte à créer des évènements au passage des palettes. Ledit évidement peut être un enfoncement longitudinal tourné vers l’intérieur de l’anneau de modulation. -l’anneau de modulation est entrainée en rotation par la rotation du rotor. De manière avantageuse, l’anneau de modulation est entrainé en rotation par la rotation du rotor par un engrènement dont le rapport de démultiplication peut être ajusté simplement. 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, dans lesquels : est une vue schématique de coupe de dessus d’une pompe à liquide selon l’état de l’art. est une vue schématique de coupe transversale d’une pompe à liquide à cylindrée fixe selon l’invention. est une vue schématique de coupe de dessus d’une pompe à liquide à cylindrée fixe selon l’invention. est une vue schématique de coupe transversale d’une pompe à cylindrée variable selon l’invention. est une vue schématique de coupe de dessus d’une pompe à cylindrée variable selon l’invention. est une vue schématique de dessus de l’anneau de modulation. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. De manière connue, les moteurs thermiques ou à combustion interne de véhicules automobiles comportent un circuit de lubrification et/ou de refroidissement des différentes pièces mobiles et des tenues desdites pièces dans le moteur. Le liquide de lubrification est à base d’huile. Le liquide de refroidissement peut être à base d’eau ou d’huile pour des pièces portées à très température par exemple des pistons coulissant dans des cylindres et au contact avec la combustion de mélanges d’air et de carburant. On parlera par la suite de circuit de lubrification mais il peut également s’agir de circuit de refroidissement sans affecter l’invention. Le circuit de lubrification comprend des conduits de lubrification creusées dans le moteur notamment le carter-cylindres et la culasse pour amener l’huile vers des zones de contact de pièces en mouvement du moteur. Pour ce faire, le circuit comprend une pompe à huile 10 apte à faire circuler l’huile en circuit fermé dans les conduites de lubrification. Selon l’invention, la pompe à huile est une pompe à fluide à palettes. La figure 1 représente une pompe à huile à palettes selon l’état de l’art. Ladite pompe à huile 10 comprend un conduit d’entrée 11 et un conduit de sortie d’huile 11 qui débouchent dans une chambre de compression 14 délimitée par la paroi d’un stator 26. Les conduits d’entrée 11 et 12 sont représentés par des flèches. On distingue dans la chambre de compression 14 une zone d’aspiration 14a, une zone de compression 14c, une zone de refoulement 14r et une zone dite d’étanchéité 14e. Dans la chambre de compression 14 est logé un rotor 15 formé par un bras de révolution 16 mobile autour d’un axe de rotation et tenant des palettes 17. Chacune desdites palettes est formée par une plaque prolongée par une tige qui est susceptible de coulisser radialement dans un couloir (non représenté) par exemple grâce à un système élastique logé à une extrémité du couloir dans le bras de révolution et connecté à une extrémité de chaque palette. L’extrémité opposée de la plaque vient au contact avec la paroi intérieure 19 de la chambre de compression. Les conduits d’entrée 11 et de sortie 12 débouchent de manière connue par des ouvertures d’entrée 11’ et 12’ dans un couvercle apte à recouvrir la pompe à palettes, ledit couvercle est disposé transversalement à l’axe de rotation de la pompe. Les ouvertures sont désignées par le nom de « porting shape » en anglais. Sur les bords amont et aval selon le sens de circulation du fluide des ouvertures, on peut trouver des entailles 13 pour éviter des zones de surpression au passage des palettes. L’axe de rotation du rotor est excentré par rapport à l’axe de révolution de la chambre à compression 14 pour former un passage de compression compris entre le bras de révolution et la paroi intérieure du stator, de section variable. Pour faire circuler l’huile au travers de ce passage de compression, deux palettes 17 voisines délimitent un espace de compression 18 dans lequel l’huile est injectée lors du passage de l’espace de compression 18 devant l’ouverture d’entrée 11’ de la pompe. L’huile est ensuite éjectée au passage dudit espace de compression devant l’ouverture de sortie 12’ de la pompe. Les passages répétitifs de palettes devant des structures fixes formées par les parois de la pompe et les ouvertures des conduits de d’entrée 11 et de sortie 12 de l’huile provoquent des pulsations de pression, créant des phénomènes harmoniques liés à la rotation des palettes. Dans le conduit d’aspiration d’huile comme dans celui de refoulement, la pression d’huile fluctue en fonction des phases d’ouverture et de fermeture des chambres de transfert de la pompe 10. L’objet de l’invention est la réduction de l’ampleur de l’harmonique principale avec une modulation des harmoniques pour répartir l’énergie vibratoire afin d’en réduire le niveau en évitant leur sommation. Il est connu de disposer les palettes de manière non homogène autour du bras de révolution ce qui entraine des espaces de compression selon des arcs de cercles différents. Toutefois le nombre réduit de palettes de l’ordre de 5 pour une pompe à palettes de moteur thermique de véhicule automobile ne permet qu’une modulation limitée. Selon les figures 2 et 3 représentant un mode de réalisation selon l’invention pour une pompe à palettes à cylindrée fixe, la pompe à huile 10 comprend un anneau de modulation 20 logé dans la chambre à compression 14. Ledit anneau de modulation présente une paroi extérieure 21 cylindrique de révolution sensiblement complémentaire à la paroi intérieure 19 de la chambre de compression 14. La paroi extérieure 21 de l’anneau est mobile en glissant sur la paroi intérieure 19 de la chambre de compression 14. L’anneau de modulation 20 est mobile en rotation dans la chambre de compression 14. L’anneau de modulation tourne autour d’un axe de rotation X2 parallèle et distinct de l’axe de rotation X1 du rotor 15. L’anneau de modulation est entrainé en rotation par des engrenages. Selon la figure 2, l’axe du rotor porte une roue dentée 30 apte à engrener une denture périphérique 31 portée par l’anneau de modulation 20. Ladite denture périphérique 31 peut par exemple être portée par la paroi intérieure 22 dudit anneau. L’anneau peut ainsi tourner dans le sens contraire à la rotation du rotor. La vitesse de rotation de l’anneau est fonction d’un rapport de démultiplication que l’on peut modifier selon la cylindrée de la pompe. De manière avantageuse, la rotation en sens contraire de l’anneau de modulation 20 par rapport à la rotation du rotor 15 accroit l’amplitude des évènements de pression supplémentaires et donc la modulation. Selon un mode de réalisation représenté dans les figures 4 et 5, pour une pompe à huile à cylindrée variable, ladite pompe comprend un anneau de régulation 33 susceptible d’être déplacé dans la chambre de compression de la pompe selon un plan transversal à l’axe de révolution dudit anneau de régulation. Ledit anneau de régulation comprend une paroi intérieure 34 complémentaire à la paroi extérieure 21 de l’anneau de modulation 20. L’anneau de régulation porte un axe de rotation 35 disposé en bordure extérieure 36 dudit anneau de régulation. L’axe de rotation 35 porte une première roue dentée 37 menée mobile en rotation autour dudit axe. La première roue dentée menée 37 est engrenée par la roue dentée 30 du rotor. L’axe de rotation 35 porté par l’anneau de régulation porte aussi une deuxième roue menante 38 mobile en rotation autour dudit axe de rotation 35. Cette deuxième roue menante 38 est apte à engrener la denture périphérique 31 de l’anneau de modulation 20. Ainsi l’axe de rotation 35 permet de transmettre un mouvement de rotation de l’axe du rotor 15 à l’anneau de modulation 20. Ledit axe de rotation 35 est coaxial à l’axe de rotation de l’anneau de régulation 33 pour un type de pompe à cylindrée variable en exemple. L’anneau de modulation 20 comprend une paroi intérieure 22 sensiblement de révolution. L’épaisseur entre la paroi extérieure 21 et la paroi intérieure 22 varie entre une valeur minimale et une valeur maximale sur un tour c’est-à-dire sur 360°. Selon un mode de réalisation représenté en figure 6, l’anneau de modulation est sensiblement tubulaire. Les parois intérieure 22 et extérieure 21 de l’anneau de modulation sont coaxiales. La paroi intérieure 22 présente un creux ou évidement longitudinal 24 sur une portion de l’anneau selon un arc de cercle par exemple de 120°. Les raccords de l’évidement 24 avec la paroi intérieure 22 sont en continuité tangentielle afin d’éviter des décrochements susceptibles de provoquer des chocs au passage des palettes sur les bords 25 de l’évidement. On entend par continuité tangentielle entre la paroi intérieure et la paroi de l’évidement 24, le fait qu’au niveau du raccordement selon un plan transversal à l’axe de révolution, les tangentes au cercle représentant l’évidement 24 et le cercle représentant la paroi intérieure 22 sont confondus. La paroi intérieure 22 peut comporter plusieurs évidements 24. Du fait de l’évidement, l’épaisseur de l’anneau comprise entre les parois intérieure 22 et extérieure 21 varie entre une valeur minimale et une valeur maximale nominale. L’anneau de modulation est mobile en rotation avec une période sensiblement différente de la période de rotation du rotor. L’anneau de modulation 20 de par la variation de son épaisseur sur un tour entraine des évènements de pression supplémentaires au passage des palettes devant les conduits d’entrée et de sortie de fluide et permet une modulation des harmoniques pour répartir l’énergie vibratoire entrainant une réduction de l’amplitude en évitant leur sommation par une période différente de la période de rotation du rotor. Le rapport d’entrainement de l’anneau de modulation par rapport au rotor permet d’obtenir l’ordre de modulation souhaité. L’objectif est atteint : l’anneau de modulation de la pompe à fluide permet d’obtenir une modulation des harmoniques facile à contrôler malgré un nombre de palettes réduit. 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 au contraire toutes les variantes en combinant les modes de réalisation présentés. L’anneau peut par exemple être entrainé en rotation par un moteur électrique selon une loi de commande particulière. La pompe à huile à cylindrée variable peut comprendre un anneau de régulation 33 apte à coulisser suivant un axe transversal à l’axe de rotation du rotor. Pompe à liquide (10) à palettes (17) apte à faire circuler du liquide dans un moteur comprenant : -un stator (26) comprenant une chambre de compression (14) équipée d’une ouverture d’entrée (11’) de fluide et d’une ouverture de sortie (12’) du fluide, -un rotor (15) présentant un bras de rotation (16) mobile en rotation autour de son axe longitudinal excentré par rapport à l’axe de la chambre, -des palettes radiales (17) tenues par le bras de rotation (16) et mobiles en coulissement radial, caractérisée en ce que la pompe comprend un anneau cylindrique de modulation (20) logé dans la chambre (14) de compression avec une épaisseur comprise entre une paroi extérieure (21) et une paroi intérieure (22), variable d’une valeur minimale à une valeur maximale sur un tour. Pompe à liquide (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’anneau de modulation (20) est mobile en rotation autour d’un axe de rotation (X2) parallèle et distinct de l’axe de rotation (X1) du rotor (15). Pompe à liquide (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la vitesse de rotation de l’anneau de modulation (20) est différente de la vitesse de rotation du rotor (15). Pompe à liquide (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l’anneau de modulation (20) est apte à glisser sur la paroi intérieure (19) de la chambre de compression (14). Pompe à liquide selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la paroi extérieure (21) de l’anneau de modulation (20) est complémentaire à la paroi intérieure (19) de la chambre de compression (14). Pompe à liquide (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l’anneau de modulation (20) est apte à glisser sur la paroi intérieure d’un anneau de régulation (33) de cylindrée. Pompe à liquide (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la paroi extérieure (21) de l’anneau est complémentaire à la paroi intérieure d’un anneau de régulation (33) de cylindrée. Pompe à liquide (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l’anneau de modulation (20) comporte un évidement longitudinal (24) sur sa paroi intérieure (22). Pompe à liquide (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l’anneau de modulation (20) est entrainée en rotation par la rotation du rotor (15).