FR2712932A1 - Pompe rotative de carburant. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un pompe rotative de carburant. Elle se rapporte à une pompe qui comprend un boîtier allongé (10, 20, 22), une pompe rotative placée à l'extrémité d'entrée et un moteur électrique tournant sur l'axe du boîtier (10, 20, 22) afin qu'il entraîne la pompe. Elle comprend une chambre étanche (100) de réduction de pression formée avec des parois flexibles de matière plastique contenant un gaz retenu à une pression supérieure à la pression atmosphérique ambiante, la chambre (100) étant disposée dans une région de sortie sous pression de la pompe au voisinage d'un arbre rotatif (60, 80) d'entraînement de la pompe, et une plaque (102) de retenue disposée sur les côtés opposés de la chambre (100). Application aux pompes de carburant des moteurs à combustion interne.

Description

La présente invention concerne les pompes de carburant, et plus

précisément, elle concerne un organe d'amortissement d'impulsions dans une pompe électrique de carburant comprenant une pompe et un moteur électrique destinés à être montés sur un véhicule ou dans un réservoir

de carburant de véhicule.

Des pompes rotatives de carburant entraînées par un moteur électrique sont utilisées depuis quelques années dans certains véhicules soit comme équipement d'origine, soit comme accessoire qui s'ajoute au circuit original d'alimentation en carburant. L'ensemble comprenant la pompe et son moteur est souvent placé dans un boîtier commun comme représenté par exemple dans le brevet des Etats-Unis

d'Amérique n 4 401 416.

Comme les pompes sont souvent montées dans des réservoirs de carburant des véhicules, le facteur de bruit est très important. Une pompe sous charge produit normalement plus de bruit et celui-ci peut être entendu sous forme d'un bruit de ronflement qui peut être ennuyeux pour

les passagers du véhicule.

Il faut aussi noter que, au cours du cycle de pompage, lorsqu'une cellule de pompage se vide, une autre prélève simultanément du fluide. En d'autres termes, les ondes de pression à l'entrée et à la sortie sont synchronisées et normalement la quantité de fluide évacuée par chaque cellule est égale à celle qui est prélevée par une autre cellule. On a noté que des impulsions ou ondes de pression étaient présentes à l'entrée aussi bien qu'à la sortie à toutes les

pressions de fonctionnement.

Une caractéristique d'une pompe volumétrique est qu'elle ne crée que de petites impulsions de pression chaque

fois que l'une des palettes exécute son cycle de pompage.

Par exemple, une pompe rotative à palettes à galets crée un bruit audible de ronflement lors du fonctionnement à la pression du circuit. Ce bruit a tendance à augmenter lorsque

la pression de sortie nécessaire augmente.

Il faut se rendre compte que les différences de pression sont très grandes entre les côtés d'entrée et de sortie de la pompe. Par exemple, le côté d'entrée est habituellement à une pression proche de la pression atmosphérique, et la pression moyenne dans la zone de sortie est bien supérieure, c'est-à-dire de l'ordre de 4 bar et plus, suivant la pression de fonctionnement que doit avoir

la pompe.

Les fabricants et utilisateurs des pompes rotatives volumétriques veulent réduire ou éliminer les impulsions de pression afin d'obtenir un courant régulier et non pulsé de fluide à partir de la pompe, à la pression voulue de fonctionnement. On a déjà proposé des chambres d'absorption d'impulsions dans les pompes de carburant, comme indiqué par exemple dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 181 473 et 4 521 164. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 035 588 décrit un modulateur creux d'impulsions formé d'une matière plastique flexible par une opération de moulage par soufflage, et dans lequel est piégé

de l'air.

La présente invention concerne un modulateur toroidal creux d'impulsions de pression monté dans une pompe de carburant. Le modulateur est placé entre la zone de sortie de la pompe et l'embout de sortie de celle-ci. Ainsi, chaque fois qu'une crête de pression apparaît dans le fluide évacué, la pression comprime l'organe élastique et réduit

donc les impulsions de pression à la sortie de la pompe.

Un élément toroîdal creux sous pression est de préférence placé dans le boîtier de la pompe, dans la région de sortie. Une plaque de centrage est destinée à entourer partiellement l'élément et possède des doigts radiaux espacés placés autour de la périphérie du tore et destinés à retenir l'organe afin qu'il ne subisse pas une dilatation excessive. Le centre de la plaque positionne le tore au

centre du boîtier de la pompe.

Pendant l'utilisation des modulateurs d'impulsions de forme toroidale sous pression, on a constaté que les tores flexibles pouvaient avoir tendance à se dilater ou à gonfler pendant l'inactivité de la pompe, si bien que leur durée d'utilisation est réduite et ils peuvent perturber le

mécanisme de pompage placé de part et d'autre du modulateur.

Ainsi, le modulateur est logé dans un organe de retenue qui réduit la flexion de sa paroi sans empêcher son fonctionnement. La présente invention a pour objet la modulation des crêtes de pression à la sortie et la création d'un courant régulier à la sortie de l'ensemble avec réduction simultanée du bruit de la pompe. Elle concerne aussi un organe de positionnement destiné au montage du modulateur et un organe de retenue assurant le centrage de la limitation de la dilatation sans empêcher la fonction de réduction des impulsions. L'organe de retenue réduit la flexion des parois du modulateur et augmente notablement sa durée

d'utilisation.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

ressortiront mieux de la description qui va suivre

d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe d'une pompe électrique de carburant comprenant l'organe amortisseur d'impulsions et de retenue selon l'invention; la figure 2 est une vue en élévation de l'organe amortisseur d'impulsions de forme torique; la figure 3 représente un flan d'organe de retenue avant le montage; la figure 4 représente l'organe de retenue mis en forme et l'organe amortisseur toroidal qui sont assemblés avant l'installation dans une pompe; la figure 5 est une coupe d'une pompe électrique comprenant l'organe amortisseur d'impulsions et un organe modifié de retenue selon l'invention; et la figure 6 représente l'organe de retenue modifié et l'organe amortisseur d'impulsions sous forme assemblée avant

leur installation dans la pompe.

On se réfère maintenant aux dessins sur lesquels la figure 1 représente une pompe électrique de carburant ayant un boîtier 10 d'entrée et un boîtier 20 de sortie séparés par un carter cylindrique 22 de champ. Un couvercle 24 de carter ayant des joints toriques à chaque extrémité a des extrémités 26, 28 serties sur les boîtiers 10 et 20 afin que l'ensemble soit solidarisé. Des aimants 30 et 32 d'armature sont placés de manière classique autour d'une armature rotative 40 ayant un collecteur 42. Des balais 44 et 46 placés dans le boîtier 20 de sortie sont repoussés élastiquement contre la face du collecteur 42 avec des

connecteurs électriques convenables 48 et 50.

L'armature 40 possède un arbre 60 de montage qui tourillonne dans un bossage 62 formé dans une paroi 64 du boîtier d'entrée 10. Un orifice 64 d'entrée de la paroi admet le carburant du côté d'entrée de la pompe et comprend un rotor 66 sous forme d'un pignon interne repoussé sur l'arbre 60 et fixé de manière permanente à celui-ci et placé à l'intérieur d'un rotor externe denté 68. Un orifice 69 de sortie de la pompe est aussi prévu, mais le carburant sortant de la pompe peut aussi passer autour du joint flexible d'étanchéité 70 qui peut tourner librement avec l'organe denté externe 68 et qui est repoussé contre les rotors par un oeillet 72 monté entre l'armature et le joint d'étanchéité. Les dents d'engrenage des rotors 66 et 68 sont de préférence des pignons hélicoïdaux en prise comme décrit plus en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 596 519, afin que les pulsations à la sortie de la

pompe soient réduites et régularisées.

A l'autre extrémité de l'armature 40, un arbre 80 de montage tourillonne dans un manchon embouti 82 formé dans un élément rapporté central 84 placé dans le boîtier 20 de sortie. Le manchon 82 est fixé à l'arbre 80 et est mobile axialement dans l'élément rapporté, dans une cavité 85. Un petit organe 86 de ventilation est placé à l'extrémité de la cavité 85. Le manchon 82 tourne avec l'arbre 80. Un raccord 87 formant un embout de sortie est incorporé de manière classique. Une grille 88 de filtre est placée sur l'ouverture 90 de base dans le boîtier 10 d'entrée. L'entrée a un flasque 94 tourné vers l'intérieur vers les aimants , 32. Selon l'invention, un organe annulaire 100 d'amortissement d'impulsions est logé dans un organe 102 de retenue placé dans le boîtier entre le flasque d'entrée 94 et les aimants 30 et 32. L'organe amortisseur est sous forme d'un tore ou d'un anneau ayant un centre ouvert et une partie interne creuse remplie d'un gaz tel que de l'air à une pression supérieure à la pression atmosphérique et qui

est habituellement comprise entre environ 2,6 et 3 bar.

L'organe amortisseur comporte, à la fois circonférentiellement et en coupe, une paroi continue et forme une chambre étanche, réalisée de préférence dans une opération de moulage par soufflage dans laquelle la pression du gaz enfermé à l'intérieur est rendue supérieure à la pression atmosphérique. La pression interne est prédéterminée et elle est choisie afin qu'elle corresponde à la pression de fonctionnement du carburant évacué par la pompe dans laquelle est placé l'organe amortisseur. L'organe amortisseur est de préférence formé d'une matière plastique souple résistant aux hydrocarbures et aux alcools, telle que

la matière "Acetal".

Etant donné sa pression interne relativement élevée, lorsque l'organe amortisseur n'est pas retenu et est placé à l'atmosphère, il a une section comprise entre des formes elliptique et pratiquement circulaire. Cependant, lorsqu'il est dans la pompe et lorsque la pompe fonctionne, l'extérieur de l'organe amortisseur est au contact du carburant liquide à une pression suffisamment élevée pour que, en coupe, l'organe amortisseur prenne une configuration générale telle que représentée sur la figure 1, avec deux parties allongées et plates de façon générale interconnectées par des parties courbes de retour opposées de façon générale, avec une configuration qu'on peut

considérer comme étant celle d'une "piste de course".

Lorsque la pompe est arrêtée et mise en fonctionnement, la pression du carburant à l'extérieur de l'organe amortisseur varie entre une pression nulle et une pression maximale de fonctionnement de la pompe qui est habituellement comprise entre environ 3 et 4 bar. Cette variation de pression peut provoquer une flexion et un déplacement importants de la paroi de l'organe amortisseur d'une section pratiquement circulaire à la section en forme de piste de course lorsque l'organe amortisseur n'est pas retenu à la configuration aplatie en forme de piste de course par l'organe de retenue. Cette section importante augmente de façon considérable les contraintes du matériau de l'organe amortisseur et réduit beaucoup sa durée d'utilisation par fatigue du matériau. En outre, étant donné le faible espace disponible dans le boîtier entre la pompe et le moteur, l'organe amortisseur pourrait venir au contact de parties adjacentes de la pompe et du moteur et les perturber, s'il n'était pas retenu par

l'organe de retenue.

L'organe de retenue 102 est de préférence découpé dans un flan plat d'une tôle métallique ayant au moins une certaine élasticité propre (par exemple d'acier à ressort), mais suffisamment malléable pour pouvoir être mis à une forme relativement complexe et gardant sa configuration après sa mise en forme. Le flan découpé a un corps central 120 ayant un trou central 122 de positionnement et, à sa périphérie, plusieurs doigts radiaux 124 régulièrement espacés en direction circonférentielle et dont les extrémités libres sont de préférence arrondies. A la base de chaque doigt, une patte élargie 126 dépasse de préférence du corps central 120 et une partie 130 d'encoche est formée entre chaque paire de pattes vers la circonférence du corps 120. De préférence, les bords des doigts, les pattes et les encoches du flan sont traités, par exemple par brossage, de manière qu'ils n'aient aucune bavure ou région effilée qui pourrait pénétrer dans la paroi de l'organe amortisseur, user ou détériorer cette paroi pendant la flexion de l'organe amortisseur sous l'action des pulsations et des changements de pression à la sortie de carburant de la pompe. De préférence, comme l'indique la figure 1, les doigts et les pattes sont courbés avec un angle aigu inclus, dans le plan du corps central ou de base 120, qui est de

préférence compris entre environ 15 et 35 .

Lorsque l'organe amortisseur toroidal 10 a été centré sur le flan, sa périphérie étant au voisinage du trait mixte A sur la figure 3, les doigts 124 sont pliés autour de la périphérie externe de l'organe amortisseur (comme indiqué sur la figure 4), si bien que, en coupe, il a une configuration ovale ou en forme de piste de course représentée sur la figure 1. La partie courbée 132 de chaque doigt s'enroule autour de la périphérie externe de l'organe amortisseur toroidal en formant un coude de retour de manière que l'extrémité libre du doigt recouvre la partie de base du doigt et la patte associée 126 et soit parallèle de façon générale à cette partie de base. De préférence, comme l'indique la figure 1, le bout de l'extrémité libre de chaque doigt est replié afin qu'il s'écarte légèrement de la paroi de l'organe amortisseur placé au-dessus. De préférence, le bout replié du doigt peut être réalisé en même temps que la patte 26 et le doigt sont pliés vers leur position inclinée par rapport au plan de la base ou de la

partie centrale du corps 120 de l'organe de retenue.

Pendant l'utilisation, l'élasticité propre des doigts se combine à l'élasticité de l'organe amortisseur toroidal pour accroître et augmenter l'absorption et la dissipation des impulsions du carburant grâce à la combinaison de

l'organe amortisseur et de l'organe de retenue.

Lorsque le flan de l'organe de retenue a été positionné et mis en forme autour de l'organe amortisseur d'impulsions 100 comme indiqué sur la figure 4, il est prêt à être monté avec les autres éléments de la pompe. Le trou 122 du corps de l'organe de retenue se loge sur l'oeillet 72 monté entre l'armature de la pompe et l'organe 70 d'étanchéité. La périphérie externe de l'élément de pulsation est placée entre les aimants 30 et 32 d'un côté et

le bord interne du flasque 94 de l'autre côté.

La figure 5 représente la pompe électrique de carburant ayant une variante d'organe de retenue 102' qui

loge et supporte l'organe amortisseur 100 dans la pompe.

L'organe de retenue et l'organe amortisseur d'impulsions sont montés dans le carter 22 en étant piégés entre le flasque d'entrée 94 et les aimants 30 et 32. Comme l'indique la figure 6, l'organe modifié de retenue 102' a un trou central débouchant 122' dont le diamètre est supérieur au diamètre externe de l'oeillet ou au manchon 72. Ce montage donne un espace annulaire entre eux permettant la circulation du carburant et l'isolement du manchon 72 par rapport à l'organe de retenue afin que celui-ci ne déplace pas latéralement le manchon au point qu'il ne soit pas concentrique à l'axe de rotation de l'arbre 60. Mis à part ce trou central agrandi 122', l'organe 102' de retenue a la même construction et la même disposition que l'organe de

retenue 102.

Lors du fonctionnement de la pompe, les doigts espacés 124 et les pattes 126 de l'organe de retenue retiennent l'organe amortisseur toroidal flexible en l'empêchant sa dilatation excessive tout en permettant la contraction et la dilatation nécessaires pendant le fonctionnement de la pompe de manière que les pulsations du carburant évacué de la pompe soient amorties et absorbées. Lorsque la pompe est arrêtée, l'organe de retenue empêche aussi une flexion et un déplacement excessifs de l'organe amortisseur, vers une forme circulaire en coupe, pouvant provoquer un contact avec les parties adjacentes de la pompe et du moteur de l'ensemble de la pompe de carburant et la perturbation de leur fonctionnement. La plaque de positionnement et de retenue augmente notablement la durée de vie de l'organe amortisseur d'impulsions sans perturber son fonctionnement

fondamental et en fait en améliorant ses performances.

Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses

éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.

Claims (10)

REVENDICCATIONS

1. Pompe rotative de carburant, du type qui comprend un boîtier allongé (10, 20, 22) ayant une entrée à une première extrémité et une sortie à l'autre extrémité, une pompe rotative placée à l'extrémité d'entrée et un moteur électrique tournant sur l'axe du boîtier (10, 20, 22) et à l'intérieur de celui-ci afin qu'il entraîne la pompe, caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre étanche (100) de réduction de pression formée avec des parois flexibles de matière plastique contenant un gaz, tel que l'air, retenu dans la chambre (100) à une pression supérieure à la pression atmosphérique ambiante, la chambre (100) étant disposée dans une région de sortie sous pression de la pompe au voisinage d'un arbre rotatif (60, 80) d'entraînement de la pompe, et un dispositif formant une plaque (102) de retenue disposé au moins partiellement sur les côtés opposés de la chambre (100) de réduction d'impulsions et ayant des parties destinées à retenir les parois de la chambre (100) en s'opposant à leur dilatation axiale dans une région distante des parois, la plaque (102) ayant une partie centrale de corps (120) recouvrant l'ouverture d'un premier côté de l'organe toroidal et ayant un trou central destiné au montage d'un élément sur l'axe de rotation de la pompe de manière que la plaque (102) et la

chambre (100) aient une position centrale.

2. Pompe rotative de carburant, du type qui comprend un boîtier allongé (10, 20, 22) ayant une entrée à une première extrémité et une sortie à l'autre extrémité, une pompe rotative placée à l'extrémité d'entrée et un moteur électrique tournant sur l'axe du boîtier (10, 20, 22), à l'intérieur de celui-ci, afin qu'il entraîne la pompe, caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre étanche (100) de réduction d'impulsions formée de parois flexibles de matière plastique contenant un gaz tel que l'air retenu dans la chambre (100) à une pression supérieure à la pression atmosphérique ambiante, la chambre (100) ayant une forme toroldale tronconique et étant disposée autour d'un arbre rotatif (60, 80) d'entraînement de la pompe, une plaque (102) de montage et de retenue recouvrant un côté de la chambre (100) de réduction d'impulsions, et des doigts radiaux (124) espacés circonférentiellement sur la plaque (102) et ayant des parties disposées à la périphérie de la chambre (100) et autour de celle-ci, les extrémités externes

recouvrant l'autre face de la chambre (100).

3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que les doigts (124) ont une extrémité interne élargie

recouvrant le premier côté de la chambre (100).

4. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que les doigts (124) sont formés à la périphérie de la chambre (100), la partie courbe des doigts (124) mis en forme se trouvant à la périphérie externe de la chambre

(100).

5. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que les extrémités externes des doigts (124) ont un rayon évitant la détérioration de la chambre (100) de réduction de pression.

6. Pompe selon l'une des revendications 4 et 5,

caractérisée en ce que chacun des doigts (124) a une extrémité interne élargie recouvrant un premier côté de la

chambre (100).

7. Pompe selon l'une des revendications 3 et 5, dans

laquelle les doigts (124) sont formés autour de la périphérie de la chambre (100), chacun des doigts (124) ayant une partie courbée à la périphérie externe de la

chambre (100).

8. Pompe selon l'une des revendications 3 et 4,

caractérisée en ce que l'extrémité externe de chacun des doigts (124) a un rayon évitant la détérioration de la

chambre (100) de réduction d'impulsions.

9. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que chacun des doigts (124) a une extrémité interne élargie recouvrant le premier côté de la chambre (100), les doigts (124) sont mis en forme autour de la périphérie de la chambre (100), chaque doigt ayant une partie courbe placée à la périphérie externe de la chambre (100), l'extrémité externe de chaque doigt a un rayon évitant la détérioration de la chambre (100) de réduction d'impulsions, et la plaque (102) a une partie centrale de corps (120) recouvrant l'ouverture d'un côté du tore et ayant un trou central de montage d'un élément sur l'axe de rotation de la pompe de manière que la plaque (102) et la chambre (100) soient

positionnées au centre.

10. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la plaque (102) a un trou central débouchant entourant l'arbre rotatif (60, 80) d'entraînement de la pompe, le trou central débouchant ayant un diamètre supérieur au diamètre externe de l'arbre (60, 80) d'entraînement de manière qu'il existe un espace annulaire entre eux pour la circulation du

carburant évacué par la pompe.