L'invention se rapporte à un agencement d'une pompe sur
un moteur à combustion interne.
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.
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 ».
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 entraínées par un axe tournant, tel un
arbre à cames dans le cas des moteurs à combustion interne.
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
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
par l'arbre à cames du moteur à combustion interne, via un
moyen d'accouplement du type joint d'Oldham, par exemple.
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
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
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
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.
Un but de la présente invention est de proposer un
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
le rotor, palliant tout ou partie des inconvénients de l'art
antérieur relevés ci-dessus.
A cette fin, l'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
une partie du rotor est constituée par une extrémité de l'arbre
à cames.
Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs
des caractéristiques suivantes :
- une extrémité de l'arbre à cames constitue l'intégralité du
rotor de la pompe,
- l'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
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,
- l'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
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.
Selon l'invention, l'extrémité de l'arbre à cames fait
avantageusement saillie hors de la culasse du moteur, de sorte
que le stator de la pompe est monté sur l'extrémité de l'arbre à
cames, le stator étant fixé à la culasse.
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.
Avantageusement, l'invention comprend un joint annulaire
interposé entre le stator de la pompe et la culasse du moteur
afin d'assurer une étanchéité de qualité.
Avantageusement, l'invention comprend une pompe
intégrée dans un circuit, la pornpe étant une pompe à vide et le
circuit étant un circuit de vide relié à un dispositif de freinage
d'un véhicule.
D'autres particularités et avantages apparaítront 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
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
de l'agencement de la figure 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.
En terme de sécurité active, il est connu d'ajouter sur les
véhicules automobiles des fonctions, comme l'assistance au
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
pédale 80 de frein au titre d'assistance au freinage.
Afin d'obtenir une dépression du fluide contenu dans le
circuit 7, il est connu d'utiliser la pompe 1 à vide.
Le circuit 7 peut comprendre au moins une dérivation 71
permettant, si nécessaire, d'alimenter au moins un autre
consommateur 72 en vide.
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 entraíner en rotation un rotor 5 de la pompe
1, visible notamment en figure 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.
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).
Le rotor 5 comprend au moins une rainure 8 dans laquelle
est logée la palette 9. La palette 9 est par conséquent liée en
rotation au rotor 5.
Le rotor 5 et la palette 9 sont ainsi montés dans ce
volume V intérieur de manière à ce que l'axe A2 de symétrie
longitudinale du stator 6 soit excentré par rapport à l'axe A1 de
rotation du 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,
une ouverture usinée au travers de la culasse 3 et débouchant
dans le volume V intérieur du stator 6.
La palette 9 a des dimensions correspondant au diamètre
intérieur du stator 6. La palette 9, dont les extrémités 9a et 9b
coulissent sur la surface S du volume V intérieur du stator 6,
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.
La rainure 8, ménagée dans le rotor 5 suivant une
direction sensiblement perpendiculaire à l'axe A1 de rotation
du rotor 5, permet à la palette 9 de coulisser suivant un
mouvement alternatif sur le 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.
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
de l'arbre 4 à cames.
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
pompe à vide sur un moteur et de s'affranchir des risques de
rupture de la liaison mécanique habituellement utilisée dans
l'art antérieur.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la
culasse 3 est constituée de 2 parties, une partie 3a supérieure
et une partie 3b inférieure (Cf. FIG. 4). Les deux parties 3a et
3b de la culasse comportent chacune une ouverture 16a, 16b,
lesquelles sont sensiblement de forme en demi-cercle.
Disposées jointivement lors du montage de la culasse 3, les
deux ouvertures 16a et 16b décrivent un passage 16 de forme
cylindrique au travers de la culasse 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.
Comme mis en évidence sur les figures 3 et 4, l'extrémité
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.
Cependant, un élément d'étanchéité supplémentaire pourrait,
par exemple, être disposé au niveau de l'ouverture 16 de la
culasse 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
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.
Le joint 13 annulaire subit une déformation lors du
montage du stator 6 sur la culasse 3. Le joint 13 est pris alors
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.
Ces moyens de fixation du stator 6 sur la culasse 3 se
composent, par exemple, d'au moins deux vis 14 de serrage
coopérant avec des alésages 15 taraudés formés dans la
culasse 3 (Cf. FIG. 2 à 4).
De par le montage du stator 6 directement sur l'arbre 4 à
cames, l'invention résout avantageusement les problèmes
d'encombrement présent dans l'art antérieur. En effet,
l'invention permet de s'affranchir d'une bride de montage
intercalée traditionnellement entre le stator 6 et la culasse 3.
On conçoit donc aisément que l'invention permet une réduction
notable de l'encombrement associé à la fonction génération de
vide.