FR2849109A1 - ARRANGEMENT OF A PUMP ON AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne l'agencement d'une pompe (1) sur un moteur (2) à combustion interne, le moteur comportant une culasse (3) contenant au moins un arbre (4) à cames rotatif, la pompe (1) comportant un stator (6), un rotor (5) lié en rotation avec l'arbre (4) à cames et un moyen (9) d'aspiration et de refoulement d'un fluide dans un circuit (7) apte à être actionné par le rotor (5), au moins une partie du rotor étant constituée par une extrémité (5) de l'arbre (4) à cames.The invention relates to the arrangement of a pump (1) on an internal combustion engine (2), the engine comprising a cylinder head (3) containing at least one rotary camshaft (4), the pump (1) comprising a stator (6), a rotor (5) connected in rotation with the camshaft (4) and a means (9) for suction and delivery of a fluid in a circuit (7) capable of being actuated by the rotor (5), at least part of the rotor being constituted by one end (5) of the camshaft (4).
Description
ii
AGENCEMENT D'UNE POMPE SUR UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE L'invention se rapporte à un agencement d'une pompe sur s un moteur à combustion interne. The invention relates to an arrangement of a pump on an internal combustion engine.
L'invention concerne plus particulièrement un agencement d'une pompe sur un moteur à combustion interne, la pompe étant destinée à fournir une pression déterminée à un fluide contenu dans un circuit. The invention relates more particularly to an arrangement of a pump on an internal combustion engine, the pump being intended to supply a determined pressure to a fluid contained in a circuit.
Afin d'assurer le fonctionnement de certains dispositifs présents dans un véhicule automobile, il est nécessaire de leur fournir une énergie Par conséquent, il est d'usage de nommer ces dispositifs des " consommateurs ". In order to ensure the operation of certain devices present in a motor vehicle, it is necessary to supply them with energy. Consequently, it is customary to name these devices "consumers".
Ainsi, les véhicules automobiles peuvent comporter des consommateurs reliés à au moins un circuit dans lequel circule, par exemple, un fluide ayant une pression positive ou négative Afin de subvenir à des besoins en pression, les véhicules automobies comprennent des circuits alimentés par des pompes rotatives entraînées par un axe tournant, tel un 20 arbre à cames dans le cas des moteurs à combustion interne. Thus, motor vehicles can include consumers connected to at least one circuit in which circulates, for example, a fluid having a positive or negative pressure. In order to meet pressure requirements, motor vehicles include circuits supplied by rotary pumps. driven by a rotary axis, such as a camshaft in the case of internal combustion engines.
Il est donc connu des pompes destinées à générer une dépression pour des systèmes de servofrein et/ou pour d'autres systèmes consommateurs de vide dans les véhicules automobiles Ce type de pompe, habituellement nommée 25 pompe à vide, comporte généralement un rotor, un stator et au moins une palette libre en coulissement dans une rainure du rotor L'axe de rotation du rotor peut être monté excentrique par rapport à un axe de symétrie du stator de la pompe Le mouvement de rotation du rotor est traditionnellement transmis 30 par l'arbre à cames du moteur à combustion interne, via un moyen d'accouplement du type joint d'Oldham, par exemple. Pumps intended to generate a vacuum for brake booster systems and / or for other vacuum consuming systems in motor vehicles are therefore known. This type of pump, usually called a vacuum pump, generally comprises a rotor, a stator and at least one free pallet sliding in a groove of the rotor The axis of rotation of the rotor can be mounted eccentric with respect to an axis of symmetry of the stator of the pump The rotational movement of the rotor is traditionally transmitted by the shaft cam of the internal combustion engine, via a coupling means of the Oldham seal type, for example.
La demanderesse a constaté que l'utilisation de ce type de pompe dans un moteur à combustion interne engendre certains cas de rupture du moyen d'accouplement En particulier, on a constaté que le fonctionnement acyclique du s moteur génère une usure par fatigue du moyen d'accouplement. Il a également été constaté une augmentation des besoins en vide qui se traduit par une sollicitation mécanique toujours plus importante du moyen d'accouplement En effet, les 10 augmentations du besoin en vide engendrent une augmentation du couple transmis au rotor de la pompe par l'arbre à cames, via le moyen d'accouplement Seul un redimensionnement du moyen d'accouplement permet de s'affranchir d'un risque de rupture de celui-ci Ce 15 redimensionnement engendre toutefois une augmentation de l'encombrement du dispositif de génération de vide, néfaste à l'installation de cette fonction sur des véhicules dont l'encombrement du moteur doit être optimisé. The Applicant has found that the use of this type of pump in an internal combustion engine gives rise to certain cases of rupture of the coupling means. In particular, it has been observed that the acyclic operation of the engine generates wear by fatigue of the means of 'coupling. An increase in vacuum requirements has also been observed, which results in an ever greater mechanical stress on the coupling means. Indeed, the increases in vacuum requirement generate an increase in the torque transmitted to the pump rotor by the camshaft, via the coupling means Only a resizing of the coupling means eliminates a risk of rupture thereof. This resizing however generates an increase in the size of the vacuum generating device. , harmful to the installation of this function on vehicles whose engine dimensions must be optimized.
Un but de la présente invention est de proposer un 20 agencement d'une pompe sur un moteur à combustion interne, le moteur comportant une culasse contenant au moins un arbre à cames rotatif, la pompe comportant un stator, un rotor lié en rotation avec l'arbre à cames et un moyen d'aspiration et de refoulement d'un fluide dans un circuit apte à être actionné par 25 le rotor, palliant tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. An object of the present invention is to provide an arrangement of a pump on an internal combustion engine, the engine comprising a cylinder head containing at least one rotary camshaft, the pump comprising a stator, a rotor linked in rotation with the camshaft and a means of suction and delivery of a fluid in a circuit adapted to be actuated by the rotor, overcoming all or part of the drawbacks of the prior art noted above.
A cette fin, I'agencement selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'au moins 30 une partie du rotor est constituée par une extrémité de l'arbre à cames. To this end, the arrangement according to the invention, furthermore in accordance with the generic definition given in the preamble above, is essentially characterized in that at least part of the rotor is constituted by one end of the 'camshaft.
Par ailleurs, I'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: une extrémité de l'arbre à cames constitue l'intégralité du 35 rotor de la pompe, I'arbre à cames et le rotor forment une seule pièce monobloc réalisée suivant un procédé de moulage et/ou d'usinage, le moyen d'aspiration et de refoulement comprend une 5 palette liée en rotation au rotor et dont le déplacement dans un volume intérieur du stator, génère une dépression entre une entrée et une sortie de la pompe, la palette comprenant deux extrémités destinées à coopérer en glissement avec une surface du volume intérieur de stator, la palette est une plaque sensiblement rectangulaire, logée dans une rainure ménagée dans l'extrémité de l'arbre à cames, I'axe de rotation de l'extrémité de l'arbre à cames est excentré par rapport à l'axe de symétrie du stator de la pompe 15 de sorte que, lors de la rotation de l'arbre à cames, la palette coulisse dans la rainure de l'extrémité suivant un mouvement alternatif et perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor. Furthermore, the invention may include one or more of the following characteristics: one end of the camshaft constitutes the entire pump rotor, the camshaft and the rotor form a single integral piece produced according to a molding and / or machining process, the suction and discharge means comprises a pallet linked in rotation to the rotor and the displacement of which in an internal volume of the stator generates a vacuum between an inlet and an outlet of the pump, the vane comprising two ends intended to cooperate in sliding with a surface of the interior volume of the stator, the vane is a substantially rectangular plate, housed in a groove formed in the end of the camshaft, the axis of rotation of the end of the camshaft is eccentric with respect to the axis of symmetry of the stator of the pump 15 so that, when the camshaft rotates, the vane slides in the groove of the end in an alternating movement and perpendicular to the axis of rotation of the rotor.
Selon l'invention, I'extrémité de l'arbre à cames fait avantageusement saillie hors de la culasse du moteur, de sorte 20 que le stator de la pompe est monté sur l'extrémité de l'arbre à cames, le stator étant fixé à la culasse. According to the invention, the end of the camshaft advantageously projects out of the cylinder head of the engine, so that the stator of the pump is mounted on the end of the camshaft, the stator being fixed. to the breech.
Selon l'invention, le stator est fixé à la culasse par le biais des moyens de fixations du type vis de serrage coopérant avec des alésages usinés dans la culasse du moteur. According to the invention, the stator is fixed to the cylinder head by means of fastening means of the clamping screw type cooperating with bores machined in the cylinder head of the engine.
Avantageusement, I'invention comprend un joint annulaire interposé entre le stator de la pompe et la culasse du moteur afin d'assurer une étanchéité de qualité. Advantageously, the invention comprises an annular seal interposed between the stator of the pump and the cylinder head of the engine in order to ensure a quality seal.
Avantageusement, I'invention comprend une pompe intégrée dans un circuit, la pompe étant une pompe à vide et le 30 circuit étant un circuit de vide relié à un dispositif de freinage d'un véhicule. Advantageously, the invention comprises a pump integrated in a circuit, the pump being a vacuum pump and the circuit being a vacuum circuit connected to a braking device of a vehicle.
D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après faite en référence aux figures dans lesquelles: la figure 1 est une représentation schématique simplifiée d'un circuit de fluide muni d'une pompe agencée sur un moteur à combustion interne, selon l'invention, la figure 2 est une vue en perspective et en coupe d'un 5 détail de l'agencement de la pompe de la figure 1, selon la ligne A-A, la figure 3 est une vue en coupe de la pompe, suivant la ligne B-B de la figure 2, la figure 4 est une vue en perspective éclatée d'une partie 10 de l'agencement de la figure 1. Other features and advantages will appear on reading the description below made with reference to the figures in which: Figure 1 is a simplified schematic representation of a fluid circuit provided with a pump arranged on an internal combustion engine , according to the invention, Figure 2 is a perspective view in section of a detail of the arrangement of the pump of Figure 1, along the line AA, Figure 3 is a sectional view of the pump , along line BB of FIG. 2, FIG. 4 is an exploded perspective view of part 10 of the arrangement of FIG. 1.
L'invention va être décrite ci-après dans un mode de réalisation préféré et non limitatif, en référence aux figures 1 à 4. Parmi les consommateurs connus, il existe des consommateurs en vide pour lesquels la fonction génération de vide s'effectue par le biais d'une pompe, telle une pompe 1 à vide, visible à la figure 1. The invention will be described below in a preferred and nonlimiting embodiment, with reference to FIGS. 1 to 4. Among the known consumers, there are consumers in vacuum for which the vacuum generation function is carried out by the through a pump, such as a vacuum pump 1, visible in Figure 1.
En terme de sécurité active, il est connu d'ajouter sur les véhicules automobiles des fonctions, comme l'assistance au 20 freinage d'urgence, par exemple Pour cette fonction, on fait appel à un circuit 7 de fluide, complémentaire du circuit 70 principale de freinage, dans lequel circule un fluide Ce circuit 7 complémentaire contient un fluide en pression négative, c'est-à-dire en dépression, afin d'assister l'appui sur une 25 pédale 80 de frein au titre d'assistance au freinage. In terms of active safety, it is known to add functions to motor vehicles, such as emergency braking assistance, for example. For this function, use is made of a fluid circuit 7, complementary to the circuit 70 main braking, in which a fluid circulates This complementary circuit 7 contains a fluid under negative pressure, that is to say under vacuum, in order to assist the pressing of a brake pedal 80 as assistance to braking.
Afin d'obtenir une dépression du fluide contenu dans le circuit 7, il est connu d'utiliser la pompe 1 à vide. In order to obtain a vacuum of the fluid contained in the circuit 7, it is known to use the vacuum pump 1.
Le circuit 7 peut comprendre au moins une dérivation 71 permettant, si nécessaire, d'alimenter au moins un autre 30 consommateur 72 en vide. The circuit 7 may include at least one branch 71 allowing, if necessary, to supply at least one other consumer 72 with vacuum.
Classiquement, la pompe 1 à vide, alimentant le circuit 7, est positionnée sur une culasse 3 d'un moteur 2 à combustion interne La culasse 3 du moteur 2 intègre au moins un arbre 4 à cames destiné à entraîner en rotation un rotor 5 de la pompe 1, visible notamment en figure 2. Conventionally, the vacuum pump 1, supplying the circuit 7, is positioned on a cylinder head 3 of an internal combustion engine 2 The cylinder head 3 of the engine 2 incorporates at least one camshaft 4 intended to rotate a rotor 5 of pump 1, visible in particular in FIG. 2.
La pompe 1 à vide, selon l'invention, comprend un stator 6, un rotor 5 et un moyen 9 d'aspiration et de refoulement. The vacuum pump 1 according to the invention comprises a stator 6, a rotor 5 and a means 9 for suction and discharge.
Le stator 6 est de forme sensiblement cylindrique et définit dans son volume V intérieur une surface S sensiblement cylindrique. Le moyen 9 d'aspiration et de refoulement comporte une palette 9 de forme sensiblement rectangulaire (Cf FIG 2 et 4). The stator 6 is of substantially cylindrical shape and defines in its interior volume V a substantially cylindrical surface S. The suction and discharge means 9 comprises a pallet 9 of substantially rectangular shape (Cf FIG 2 and 4).
Le rotor 5 comprend au moins une rainure 8 dans laquelle est logée la palette 9 La palette 9 est par conséquent liée en 15 rotation au rotor 5. The rotor 5 comprises at least one groove 8 in which the pallet 9 is housed. The pallet 9 is therefore linked in rotation to the rotor 5.
Le rotor 5 et la palette 9 sont ainsi montés dans ce volume V intérieur de manière à ce que l'axe A 2 de symétrie longitudinale du stator 6 soit excentré par rapport à l'axe A 1 de rotation du rotor 5 (Cf FIG 3). The rotor 5 and the pallet 9 are thus mounted in this interior volume V so that the axis A 2 of longitudinal symmetry of the stator 6 is eccentric with respect to the axis A 1 of rotation of the rotor 5 (Cf FIG 3 ).
Le stator 6 comprend au moins une entrée 11 et au moins une sortie 12 L'entrée 11, étant reliée au circuit 7 complémentaire dans lequel circule le fluide en dépression, est située de préférence en périphérie du stator 6, c'est-à-dire sur une paroi cylindrique du stator 6 La sortie 12 est, quant à elle, 25 une ouverture usinée au travers de la culasse 3 et débouchant dans le volume V intérieur du stator 6. The stator 6 comprises at least one inlet 11 and at least one outlet 12 The inlet 11, being connected to the complementary circuit 7 in which the fluid circulates under vacuum, is preferably located at the periphery of the stator 6, that is to say say on a cylindrical wall of the stator 6 The outlet 12 is, for its part, an opening machined through the cylinder head 3 and opening into the interior volume V of the stator 6.
La palette 9 a des dimensions correspondant au diamètre intérieur du stator 6 La palette 9, dont les extrémités 9 a et 9 b coulissent sur la surface S du volume V intérieur du stator 6, 30 se déplace d'une zone d'aspiration à une zone de refoulement définies par le volume V intérieur du stator 6 et par l'entrée 11 et la sortie 12 de la pompe 1. The pallet 9 has dimensions corresponding to the internal diameter of the stator 6 The pallet 9, the ends 9 a and 9 b of which slide on the surface S of the interior volume V of the stator 6, 30 moves from a suction zone to a discharge zone defined by the interior volume V of the stator 6 and by the inlet 11 and the outlet 12 of the pump 1.
La rainure 8, ménagée dans le rotor 5 suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe A 1 de rotation du rotor 5, permet à la palette 9 de coulisser suivant un mouvement alternatif sur le rotor 5. The groove 8, formed in the rotor 5 in a direction substantially perpendicular to the axis A 1 of rotation of the rotor 5, allows the pallet 9 to slide in an alternating movement on the rotor 5.
Selon l'invention, une extrémité 5 de l'arbre 4 à cames constitue le rotor de la pompe 1 Ainsi, cette extrémité 5 de l'arbre 4 à cames coopère directement avec la palette 9 afin de générer l'aspiration et le refoulement de fluide circulant dans le circuit 7. According to the invention, one end 5 of the camshaft 4 constitutes the rotor of the pump 1 Thus, this end 5 of the camshaft 4 cooperates directly with the vane 9 in order to generate the suction and the discharge of fluid circulating in circuit 7.
L'extrémité 5 de l'arbre 4 à cames fait saillie hors de la culasse 3, au travers d'un passage 16 prévu à cet effet et visible à la figure 4 L'arbre 4 à cames a donc une longueur choisie supérieure à celle de la culasse 3 Le stator 6 de la pompe 1 est alors directement monté autour de l'extrémité 5 15 de l'arbre 4 à cames. The end 5 of the camshaft 4 projects from the cylinder head 3, through a passage 16 provided for this purpose and visible in FIG. 4 The camshaft 4 therefore has a chosen length greater than that of the cylinder head 3 The stator 6 of the pump 1 is then directly mounted around the end 5 15 of the camshaft 4.
Ainsi, du fait que l'extrémité 5 de l'arbre 4 à cames constitue le rotor de la pompe 1 à vide, cette pièce unique et monobloc peut être réalisée par un procédé de moulage, par exemple L'invention permet de simplifier l'agencement d'une 20 pompe à vide sur un moteur et de s'affranchir des risques de rupture de la liaison mécanique habituellement utilisée dans l'art antérieur. Thus, because the end 5 of the camshaft 4 constitutes the rotor of the vacuum pump 1, this single, one-piece part can be produced by a molding process, for example The invention makes it possible to simplify the arrangement of a vacuum pump on an engine and to avoid the risks of breaking the mechanical connection usually used in the prior art.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la culasse 3 est constituée de 2 parties, une partie 3 a supérieure 25 et une partie 3 b inférieure (Cf FIG 4) Les deux parties 3 a et 3 b de la culasse comportent chacune une ouverture 16 a, 16 b, lesquelles sont sensiblement de forme en demi-cercle. According to a preferred embodiment of the invention, the cylinder head 3 consists of 2 parts, a part 3 a upper 25 and a part 3 b lower (Cf FIG 4) The two parts 3 a and 3 b of the cylinder head each an opening 16 a, 16 b, which are substantially of semicircle shape.
Disposées jointivement lors du montage de la culasse 3, les deux ouvertures 16 a et 16 b décrivent un passage 16 de forme 30 cylindrique au travers de la culasse 3. Arranged contiguously during the mounting of the cylinder head 3, the two openings 16 a and 16 b describe a passage 16 of cylindrical shape through the cylinder head 3.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le passage 16 forme un pallier pour l'arbre 4 à cames Ceci permet de supprimer des problèmes de mauvais alignement de l'arbre 4 à cames Ainsi, ce meilleur alignement de l'arbre 4 à cames permet de diminuer le bruit de fonctionnement de la fonction génération de vide, par comparaison avec les dispositifs de l'art antérieur. According to a preferred embodiment of the invention, the passage 16 forms a bearing for the camshaft 4 This allows problems of misalignment of the camshaft 4 to be eliminated. This better alignment of the shaft 4 with cams reduces the operating noise of the vacuum generation function, compared with the devices of the prior art.
Comme mis en évidence sur les figures 3 et 4, I'extrémité 5 5 de l'arbre 4 à cames a un diamètre supérieur au diamètre du reste de l'arbre 4 à cames L'étanchéité entre l'extrémité 5 de l'arbre 4 à cames et la culasse 3 est de préférence assurée sans l'ajout d'un élément d'étanchéité supplémentaire. As highlighted in Figures 3 and 4, the end 5 5 of the camshaft 4 has a diameter greater than the diameter of the rest of the camshaft 4 The seal between the end 5 of the shaft 4 with cams and the cylinder head 3 is preferably provided without the addition of an additional sealing element.
Cependant, un élément d'étanchéité supplémentaire pourrait, par exemple, être disposé au niveau de l'ouverture 16 de la culasse 3. However, an additional sealing element could, for example, be placed at the level of the opening 16 of the cylinder head 3.
Pour obtenir un niveau d'étanchéité satisfaisant entre le volume V intérieur du stator 6 et l'environnement extérieur, le côté du stator 6 en appui sur la culasse 3 comporte un joint 13 15 annulaire, de type joint torique en élastomère par exemple Le joint 13 est disposé dans un logement 17 de révolution formé dans le stator 6. To obtain a satisfactory level of tightness between the interior volume V of the stator 6 and the external environment, the side of the stator 6 bearing on the cylinder head 3 has an annular seal 13 15, of the elastomer O-ring type for example The seal 13 is placed in a housing 17 of revolution formed in the stator 6.
Le joint 13 annulaire subit une déformation lors du montage du stator 6 sur la culasse 3 Le joint 13 est pris alors 20 en sandwich entre le corps du stator 6 et la culasse 3 Cette déformation, garante d'une parfaite étanchéité, est maintenue par les moyens 14 de fixation du stator 6 sur la culasse 3. The annular seal 13 undergoes a deformation during the mounting of the stator 6 on the cylinder head 3 The seal 13 is then sandwiched between the body of the stator 6 and the cylinder head 3 This deformation, guaranteeing a perfect seal, is maintained by the means 14 for attaching the stator 6 to the cylinder head 3.
Ces moyens de fixation du stator 6 sur la culasse 3 se composent, par exemple, d'au moins deux vis 14 de serrage 25 coopérant avec des alésages 15 taraudés formés dans la culasse 3 (Cf FIG 2 à 4). These means for fixing the stator 6 to the cylinder head 3 consist, for example, of at least two clamping screws 14 25 cooperating with tapped bores 15 formed in the cylinder head 3 (Cf FIG 2 to 4).
De par le montage du stator 6 directement sur l'arbre 4 à cames, I'invention résout avantageusement les problèmes d'encombrement présent dans l'art antérieur En effet, 30 I'invention permet de s'affranchir d'une bride de montage intercalée traditionnellement entre le stator 6 et la culasse 3. By mounting the stator 6 directly on the camshaft 4, the invention advantageously solves the space problems present in the prior art Indeed, the invention makes it possible to overcome a mounting flange traditionally interposed between the stator 6 and the cylinder head 3.
On conçoit donc aisément que l'invention permet une réduction notable de l'encombrement associé à la fonction génération de vide. It is therefore easy to see that the invention allows a significant reduction in the size associated with the vacuum generation function.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1431524A1 (en) | 2004-06-23 |
| FR2849109B1 (en) | 2005-02-11 |
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