FR2992374A1

FR2992374A1 - Pompe a engrenage a denture interieure

Info

Publication number: FR2992374A1
Application number: FR1355972A
Authority: FR
Inventors: Rene Schepp; Norbert Alaze; Andreas Klein; Edgar Kurz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2013-12-27
Also published as: KR20140000648A; JP2014005828A; DE102012210686A1; JP6271166B2

Abstract

Pompe à engrenage à denture intérieur à disques axiaux (12) pour l'étanchéité latérale. Ces disques comportent des canaux de commande de pilote (21) communiquant avec le côté pression de la pompe et séparant la zone d'aspiration de la zone de pression dans la région d'un séparateur, entre le cercle de pied de denture et le cercle primitif de la roue à denture intérieure et d'un pignon de la pompe à engrenage. Les canaux de commande pilote (21) augmentent la pression dans l'intervalle des dents de la roue à denture intérieur et du pignon entre la zone d'aspiration et la zone de pression et évitent une variation brusque de pression lorsqu'à la rotation des roues dentées à l'extrémité du séparateur , les intervalles entre les dents s'ouvrent vers la zone de pression

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une pompe à engre- nage à denture intérieure comprenant une roue à denture intérieure et un pignon engrenant sur un segment périphérique et délimitant entre eux, une chambre de pompe sur l'autre segment périphérique, dans la- quelle se trouve un séparateur qui sépare la zone d'aspiration de la chambre et la zone de pression de cette chambre. Etat de la technique On connaît de façon générale les pompes à engrenage à denture intérieure. Ces pompes comportent une roue à denture inté- rieure et un pignon à denture extérieure associé de manière excentrée à la roue à denture intérieure. La roue à denture intérieure et le pignon qui constituent également des roues dentées ou des pignons de la pompe à denture intérieure, engrènent l'un avec l'autre sur un segment de leur périphérie. Sur un autre segment périphérique dans lequel les deux roues dentées de la pompe n'engrènent plus il délimite une chambre de pompe en forme de croissant appelée « chambre de refoulement, chambre libre ou chambre intermédiaire ». La chambre de pompe comporte un séparateur qui par sa forme usuelle adaptée à celle de la chambre de pompe est appelée « séparateur en croissant ». Le sé- parateur est également appelé « pièce de remplissage ». Le séparateur sépare la zone d'aspiration de la zone de pression de la chambre de la pompe à engrenage intérieur ; la zone d'aspiration communique avec l'entrée de la pompe et la zone de pression avec la sortie de la pompe ; ces zones sont aussi appelées « entrée et sortie de la pompe à denture intérieure ». La tête des dents de la roue à denture intérieure et du pi- gnon s'applique extérieurement ou intérieurement contre le séparateur et pendant le fonctionnement de la pompe ces parties glissent, c'est-à- dire que lorsque le pignon et la roue à denture intérieure sont entourés, ces parties glissent sur le côté intérieur et le côté extérieur du séparateur. Le séparateur sépare ainsi le volume de fluide dans les chambres entre les dents de la roue à denture intérieure et du pignon, si bien que lorsque les roues dentées sont entraînées en rotation, c'est-à-dire lors- que la pompe à denture intérieure fonctionne, du fluide est transféré de la zone d'aspiration à la zone de pression de la chambre de pompe à denture intérieure. Pour assurer l'étanchéité axiale de la chambre de pompe sur les faces frontales de la roue creuse et du pignon, on utilise de fa- çon connue des disques axiaux qui sont habituellement des pièces en forme de plaque chargées en pression sur leurs côtés extérieurs opposés à celui de la roue à denture intérieure et du pignon pour être ainsi poussées par leurs côtés intérieurs tournés vers la roue à denture intérieure et du pignon, c'est-à-dire entre les côtés de la roue à denture in- térieure et du pignon. De tels disques axiaux sont également appelés plaques de pression. La pression est exercée sur le côté extérieur normalement dans la plage localement limitée, c'est-à-dire dans le champ de pression qui communique avec la zone de pression de la chambre de pompe ou la sortie de pompe. Cela signifie que dans le champ de pres- sion, règne la même pression que dans la zone de pression et dans la sortie de pompe. L'étanchéité au niveau des côtés frontaux de la roue à denture intérieure et du pignon n'est pas nécessairement hermétique mais peut avoir des fuites. Il faut optimiser d'une part entre la qualité de la lubrification et le faible frottement de la roue à denture intérieure et le pignon contre les côtés intérieurs des disques axiaux et d'autre part rechercher des pertes par fuites faibles. L'amplitude de la force de poussée exercée par les disques axiaux contre les faces frontales de la roue à denture intérieure et du pignon dépend de l'importance des champs de pression. La forme et la disposition des champs de pression par rapport à la chambre de pompe et aux séparateurs sont également des éléments importants pour l'étanchéité. Des champs de pression s'établissent dans les côtés extérieurs des disques axiaux et/ou dans les côtés intérieurs en regard des parois frontales du boîtier de pompe. Lorsque les pignons dentés sont entraînés en rotation, les intervalles entre les dents des pignons extérieurs et intérieurs se dépla- cent le long du séparateur et débouchent à l'extrémité du séparateur dans la zone de pression de la chambre de pompe à denture intérieure. Pour éviter une montée brutale en pression lorsque les intervalles des dents s'ouvrent vers la zone de pression, on utilise des encoches de commande pilote. Il s'agit d'encoches, de rainures ou de moyens ana- logues qui, partant de la zone de pression entre le cercle de pied de denture et le cercle primitif des pignons arrivent sur le côté intérieur des disques axiaux, à une distance plus loin en direction de la zone d'aspiration. Sur le côté intérieur des disques axiaux c'est-à-dire vers les pignons dentés, les encoches de commande pilote sont ouvertes. De façon caractéristique, la section des encoches diminue à partir de la zone de pression en direction de la zone d'aspiration et leur section est tellement petite que ces encoches ou entailles fonctionnent comme des organes d'étranglement si bien que la pression à l'intérieur de ces en- coches diminue en fonction de l'éloignement par rapport à la zone de pression. Les encoches de commande pilote augmentent la pression dans l'intervalle des dents au niveau du séparateur jusqu'à l'extrémité côté pression, de manière idéale jusqu'à la pression dans la zone de pression lorsque les pignons de la pompe à denture intérieure sont en- traînés en rotation ; ainsi, il n'y a pas de variations brusques de pres- sion lorsque les intervalles des dents s'ouvrent à la rotation des pignons dentés à l'extrémité du séparateur vers la zone de pression. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet une pompe à denture intérieure du type défini ci-dessus caractérisé en ce que dans le seg- ment périphérique sur lequel se trouve le séparateur, au moins un canal de commande pilote chargé en pression débouche entre le cercle de pied de denture et le cercle primitif de la roue à denture intérieur et/ou le pignon.

Ainsi, la pompe à engrenage à denture intérieure com- porte au moins un canal de commande pilote chargé en pression qui débouche dans la zone du séparateur entre le cercle de pied de denture et le cercle primitif de la roue à denture intérieure et/ou le pignon de la pompe à denture intérieure. Le canal de commande pilote peut être par exemple réalisé comme un perçage ou un emboutissage. Le canal de commande pilote augmente la pression dans l'intervalle des dents des pignons de la pompe à engrenage intérieure, si bien que lorsque les intervalles des dents s'ouvrent à l'extrémité du séparateur vers la zone de pression, la variation de pression est au moins réduite et de préférence dans la zone du séparateur il y a adaptation de la pression des inter- valles des dents à la pression dans la zone de pression de la pompe à engrenage à denture intérieure ; en d'autres termes, il n'y aura pas de variations brusques de pression lorsque les intervalles entre les dents s'ouvrent vers la zone de pression. Il n'y a ni pulsation de pression ni développement de bruit. L'invention a en outre l'avantage que la section et ainsi l'effet des canaux de commande pilote ne change pas à cause de l'usure comme cela est le cas pour les encoches de commande pilote qui s'aplatissent à mesure que les disques axiaux s'usent, c'est-à-dire que leurs sections diminuent sous l'effet de l'usure des disques axiaux. L'invention a également pour avantage que la poussée exercée sur le séparateur au niveau des têtes des pignons dentés diminue car la pression hydraulique dans les intervalles des dents augmentent qui repoussent le séparateur par rapport au sommet des dents.

Cela réduit le frottement et l'usure et augmente le rendement de la pompe à engrenage intérieure. Un autre avantage de l'invention est celui d'une moindre dépendance de la température et de la viscosité pour l'équilibrage des pressions par les canaux de commande pilote, notamment lorsque ces canaux sont courts vis-à-vis des encoches de com- mande pilote qui sont normalement longues par rapport à leur section. Dans le cas de plusieurs canaux de commande pilote dans la région du séparateur dans la direction périphérique c'est-à-dire avoir plusieurs endroits dans la direction longitudinale du séparateur entre le cercle de pied de denture et le cercle primitif de la roue à den- ture intérieure et/ou au pignon de la pompe à engrenage à denture in- térieure, débouche comme cela est prévu selon l'invention. En effet, suivant une caractéristique, sur le segment périphérique où se trouve le séparateur, plusieurs canaux de commande pilote chargés en pression débouchent avec décalage dans la direction périphérique entre le cercle de pied de denture et le cercle primitif des cas de la roue creuse à den- ture intérieure et/ou du pignon, la pression dans les intervalles des dents augmente par échelon pendant la rotation des pignons pour arriver à la pression de la zone de pression évitant des variations brusques importantes de pression.

L'invention n'impose pas l'existence d'un disque axial et les canaux de commande pilote peuvent également traverser des parois frontales et latérales fixes d'un boîtier de la pompe à engrenage à denture intérieure entre le cercle de pied de denture et le cercle primitif de la roue à denture intérieure et/ou du pignon. De façon préférentielle, un disque axial sollicité sur son côté extérieur à l'opposé de celui des roues dentées du séparateur et que traversent les canaux de commande pilote. Ainsi, la pompe à denture intérieure comporte un disque axial mobile axialement mais solidaire en rotation assurant l'étanchéité latérale, ce disque étant prévue sur la face frontale de la roue à denture intérieure, du pignon et du séparateur et il est sollicité en pression sur le côté extérieur à l'opposé de la roue creuse à denture intérieure, du pignon et du séparateur et le ou les canaux de commande pilote traver- sent à partir du côté extérieur chargé en pression pour arriver sur le côté intérieur du disque axial tourné vers la roue à denture intérieur, le pignon et le séparateur. Il suffit qu'un disque axial présente des canaux de commande pilote sur le côté axial des pignons dentés ou du séparateur.

La pompe à engrenage intérieure selon l'invention est no- tamment réalisée comme pompe hydraulique pour une installation de frein de véhicule, hydraulique à régulation de glissement et/ou utilisant une force extérieure qui, dans le cas d'une régulation anti-patinage, est également appelée « pompe de refoulement ».

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation d'une pompe à denture intérieure selon l'invention représentée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre une pompe à engrenage à denture intérieure selon l'invention vue de côté, et - la figure 2 est une vue d'un disque axial de la pompe à engrenage à denture intérieure selon la figure 1.35 Description de modes de réalisation de l'invention La pompe à engrenage à denture intérieure 1 selon l'invention représentée à la figure 1 comporte deux roues dentées 2, 3 à savoir une roue à denture intérieure 2 et une roue dentée à denture ex- térieure appelée ici pignon 3. Le pignon 3 est installé en position excen- tré dans la roue à denture intérieure 2 et les deux roues dentées 2, 3 ont des axes parallèles et ces roues engrènent. La roue à denture intérieure 2 est montée à rotation dans un palier lisse constitué par un anneau de palier 4 ; le pignon 3 est solidaire en rotation de l'arbre 5 de la pompe. Pour le fonctionnement de la pompe à engrenage à denture inté- rieure 1 on entraîne à rotation l'arbre de pompe 5. Le pignon 3 solidaire en rotation de l'arbre de pompe 5 tourne avec celui-ci et entraîne la roue à denture intérieure 2 en rotation. Le sens de rotation est indiqué par les flèches P.

Les roues dentées 2,3 délimitent une chambre de pompe 6 en forme de croissant sur un segment périphérique là où les pignons n'engrènent pas. La chambre de pompe 6 loge un séparateur 7 en plusieurs parties, en forme de croissant encore considéré comme forme un partie de croissant ou de mi-croissant et qui, du fait de sa forme, est également appelé croissant ou corps en forme de croissant. Le sépara- teur 7 sépare une zone d'aspiration 8 d'une zone de pression 9 de la chambre de pompe 6. Un perçage d'entrée 10 débouche dans la zone d'aspiration 8 ; de ce perçage la zone de pression 9, un perçage de sortie 13 traverse une fente 11 d'un disque axial 12 qui reste à être décrit. Les sommets des dents des pignons dentés 2, 3 de la pompe à engrenage intérieure 1 se situent sur le côté extérieur ou intérieur du séparateur 7 et glissent pour un certain entraînement à rotation des pignons dentés 2, 3 contre le côté extérieur ou le côté intérieur du séparateur 7. Le séparateur 7 est aussi large que les pignons dentés 2, 3 qui ont tous deux la même largeur. Le séparateur 7 ferme le volume de liquide dans les intervalles des dents des pignons dentés 2, 3 de sorte que l'entraînement en rotation des roues dentées 2, 3 se traduit par un débit de liquide hors de la zone de pression 8 vers la zone de pression 9. A l'extrémité côté aspiration, le séparateur 7 s'appuie contre un palier 14 constitué par une broche traversant la chambre de pompe 6.

Le séparateur 7 a une branche extérieure 15 courbe et une branche intérieure 16 également courbe qui toutes deux s'étendent à partir du contre-appui 14 en direction de la zone de pression 9. Le côté extérieur de la branche extérieure 15 a une forme d'arc de cercle de même rayon que le cercle primitif dk de la roue à denture intérieure 2 ; les sommets des dents de la roue à denture intérieure 2 s'appliquent de manière étanche contre le côté extérieur de la branche 15 et glissent sur ce côté sous l'effet de la rotation. Le côté intérieur de la branche intérieure 16 est en forme d'arc de cercle de même rayon de courbure que le cercle primitif dk du pignon 3 ; les sommets des dents du pignon 3 s'appliquent de manière étanche contre ce côté et glisse lorsque l'ensemble est entraîné en rotation. Les sommets des dents des pignons dentés 2,3 ne sont pas appliqués hermétiquement contre la branche 15, 16 du séparateur 7 car une fuite est acceptable. L'extrémité côté contre- appui est le côté aspiration, et les branches 15, 16 sont articulées l'une à l'autre. Un ressort à branche 17 installé enter les branches 15, 16 pousse les branches 15, 16 pour les écarter et ainsi la branche extérieure 15 contre le sommet des dents de la roue à denture intérieure 2 est contre la branche intérieure 16 contre les sommets des dents du pignon 3. Un élément d'étanchéité 18 entre les branches 15, 16 à proximité de l'extrémité côté appui et zone d'aspiration réalise l'étanchéité entre les branches 15, 16 et les disques axiaux 12. La fente 11 des disques axiaux 12 communique avec un volume intermédiaire entre les branches 15, 16 et le perçage de sortie 13 de sorte que l'intervalle entre les branches 15, 16 est mis en pression lorsque la pompe à engrenage à denture intérieure 1 fonctionne. Une broche 19 traversant la branche intérieure 16 tient le séparateur 7 à l'appui 14. A l'extrémité côté pression, le séparateur 7 est ouvert si bien que l'intervalle entre les branches 15, 16 communique également avec la zone de pression 9. La pompe à engrenage à denture intérieure 1 comporte sur chaque face frontale de ces pignons 2, 3, un disque axial 12 représenté à la figure 2 en regardant le côté intérieur tourné vers les pignons dentés 2, 3. Les disques axiaux 12 sont traversés par l'arbre de pompe 5 et l'appui 14 constituant une broche en étant ainsi tenus solidairement en rotation. Les disques axiaux 12 sont munis de trous pour le passage de l'arbre de pompe 5, l'appui 14 et la broche 19. Dans la direction périphérique, les disques axiaux occupent plus de 180° de la zone d'aspiration 8 que les disques couvrent partiellement au-delà du sépa- rateur 7 et de la zone de pression 9. Pour la sortie de pompe, les disques axiaux 12 utilisent la fente déjà nommée 11 qui s'étend en arc de cercle entre les sommets des dents des pignons dentés 2, 3 et le perçage de sortie 13. Le perçage d'entrée 10 débouche dans la zone d'aspiration 8 de la chambre de pompe 6 lorsqu'on considère le sens de rotation (p) des pignons dentés 2, 3 vus à partir des disques axiaux 16. Sur le côté extérieur non tourné vers les pignons dentés 2, 3, les disques axiaux 12 comportent des ressorts de compression 20 qui s'étendent dans la direction périphérique, à proximité des appuis 14 jusque sur la zone de pression 9 et cela radialement jusqu'à peu près au niveau des cercles de pied de denture df des pignons dentés 2, 3. Chaque disque axial 12 a un champ de pression 20. Les champs de pression 20 sont des cavités aplaties dans les côtés extérieur des disques axiaux 12 communiquant avec la zone de pression 9 et le per- çage de sortie 13, si bien que le côté extérieur des disques axiaux 12 est chargé en pression et le côté intérieur de ces disques est pressé contre la face frontale des pignons dentés 2, 3 et du séparateur 7 pour assurer l'étanchéité. Les champs de pression 20 sont redus étanches par des joints qui entourent leur périphérie. Les joints ne sont pas représentés dans les dessins. Les disques axiaux 12 ont des canaux de commande pilote 21 qui les traverse du côté extérieur vers le côté intérieur. Dans l'exemple de réalisation, les canaux de commande pilote 21 sont des perçages cylindrique, ce qui n'est toutefois pas indispensable pour l'invention. Les canaux de commande pilote 21 sont répartis à intervalle dans la direction périphérique entre le cercle primitif et le cercle de pied de denture dk, df de la roue creuse 2 et du pignon 3 pour que les intervalles entre les dents des pignons 2, 3 communiquent avec les champs de pression 20 et par ces champs 20 avec le perçage de sortie 13 lors- que l'intervalle entre les dents lors de la rotation des pignons dentés 2, 3 arrivent en concordance avec les canaux de commande pilote 21. Les canaux de commande pilote 21 agissent par des intervalles entre les dents. Les canaux de commande pilote 21 ont de petits diamètres de sorte qu'ils agissent comme les organes d'étranglement réduisant la pression entre le côté extérieur et le côté intérieur des disques axiaux 12. La pression dans l'intervalle des dents des pignons dentés 2, 3 augmente ainsi sous l'effet de la rotation des pignons dentés, pas à pas en partant du canal de commande pilote 21 en fonction de la pression régnant dans la zone de pression 9. Dans la zone de pression 8 à proximité des canaux de commande pilote 21, on a des diamètres plus petits et des surfaces de section plus petites que la zone de pression 9 avec les canaux de commande pilote 21 pour que dans la zone d'aspiration 8 à proximité des canaux de commande pilote 21, la pression soit plus fortement réduite que dans la zone de pression 9 après les canaux de commande pilote 21. Les canaux de commande pilote 21 équilibrent la pression dans les intervalles intermédiaires des pignons dentés 2, 3, de la zone d'aspiration de pression 8, 9 pour que la pression dans les espaces intermédiaires n'augmente pas brusquement jusqu'à la pression de la zone de pression 9 lorsque les intervalles entre les dents, sous l'effet de la rotation des pignons dentés 2, 3 atteignent l'extrémité côté pression du séparateur 7 et s'ouvrent en direction de la zone de décharge de pression 9. Dans la zone dans laquelle les dents des pignons dentés 2, 3 de la pompe à engrenage à denture intérieure 1 engrène de nou- veau l'extrémité de la zone de pression 9, les disques axiaux 12 ont sur leurs côtés intérieurs, face aux pignons dentés 2, 3, des cavités plates comme rainures de lubrification d'écrasement 22. Par ces rainures 22, les intervalles des dents des pignons dentés 2, 3 de la pompe à engrenage intérieur 1 communiquent avec la zone de pression 9. On évite l'emprisonnement du liquide transféré dans les intervalles des dents dans lesquels arrivent les dents de l'autre pignon denté 3, 2 lorsque les pignons dentés 2, 3 engrènent de nouveau l'un avec l'autre. Cette inclusion de liquide se traduirait par une augmentation considérable de la pression liée à une sollicitation excessive.

La pompe à engrenage à denture intérieure 1 est une pompe hydraulique d'une installation de frein de véhicule, hydraulique non représentée. Dans cette installation elle constitue la pompe de refoulement pour la régulation anti-patinage et aussi pour la régulation antiblocage des freins anti-patinage au démarrage et/ou la régulation dynamique de roulage et/ou pour générer la pression de frein dans une installation de freinage hydraulique assistée. Pour les régulations antipatinage, il est usuel d'utiliser les abréviations ABS, ASR, FDR, ESP et la régulation dynamique de roulage est habituellement appelée «régula- tion de correction de trajectoire ».

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Pompe à engrenages à denture intérieure 2 Roue à denture intérieure/Pignon denté/Roue dentée 3 Roue dentée/Pignon 4 Bague de palier 5 Arbre de pompe 6 Chambre de pompe 7 Séparateur 8 Zone d'aspiration 9 Zone de pression 10 Perçage d'entrée 11 Fente 12 Disque axial 13 Perçage de sortie 14 Appui 15 Branche extérieure du séparateur 7 16 Branche intérieure du séparateur 7 17 Ressort à branches 18 Elément d'étanchéité 20 Champ de pression 21 Canal de commande pilote 22 Rainure d'alimentation en huile dk Cercle primitif df Cercle de pied de denture30

Claims

REVENDICATIONS1°) Pompe à engrenage à denture intérieure comprenant une roue à denture intérieure (2) et un pignon (3) engrenant sur un segment périphérique et délimitant entre eux une chambre de pompe (6) sur l'autre segment périphérique, dans laquelle se trouve un séparateur (7) qui sé- pare la zone d'aspiration (8) de la chambre (6) et la zone de pression (9) de cette chambre (6), pompe caractérisée en ce que sur le segment périphérique sur lequel se trouve le séparateur (7), au moins un canal de commande pilote (21) chargé en pression débouche entre le cercle de pied de denture (df) et le cercle primitif (dk) de la roue à denture intérieur (2) et/ou le pignon (3).
2°) Pompe à engrenage à denture intérieure selon la revendication 1, caractérisée en ce que sur le segment périphérique où se trouve le séparateur (7), débouchent plusieurs canaux de commande pilote (21) chargés en pression avec décalage dans la direction périphérique entre le cercle de pied de denture (df) et le cercle primitif (dk) de la roue creuse (2) et/ou du pignon (3).
3°) Pompe à engrenage à denture intérieure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pompe à denture intérieure (1) comporte un disque axial (12) mobile axialement mais solidaire en rotation qui peut assurer l'étanchéité laté- rale, ce disque prévu sur la face frontale de la roue à denture intérieure (2), du pignon (3) et du séparateur (7) est sollicité en pression sur le côté extérieur à l'opposé de la roue creuse à denture intérieure (2), du pignon (3) et du séparateur (7) et - le ou les canaux de commande pilote (21) traversent à partir du côté extérieur chargé en pression pour arriver sur le côté intérieur du disque axial (12) tourné vers la roue à denture intérieur (2), le pignon (3) et le séparateur (7).
4°) Pompe à engrenage à denture intérieure selon la revendication 1, caractérisée en ce quele ou les canaux de commande pilote (21) communiquent avec la sortie de pompe (13) de la pompe (1).
5°) Pompe à engrenage à denture intérieure selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' au moins un canal de commande pilote (21) constitue un moyen d'étranglement réduisant la pression lorsqu'il est traversé par le fluide.
6°) Pompe à engrenage à denture intérieure selon la revendication 2, caractérisée en ce que les canaux de commande pilote (21) constituent des moyens d'étranglement réduisant la pression lorsqu'ils sont traversés par le fluide et un canal de commande pilote (21) débouchant plus près dans la zone de pression (9) a une section de surface plus grande qu'un canal de commande pilote (21) débouchant plus près dans la zone d'aspiration (8).