FR2730525A1 - Pompe electrique de carburant pour moteur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une pompe électrique de carburant pour moteur. Elle se rapporte à une pompe qui comprend un boîtier (42) de pompe, un moteur électrique (14) ayant un stator (22), une armature (20), une pompe rotative (12) ayant un élément (38) entraîné par l'armature (20), un arbre central (72) d'entraînement et de support dépassant axialement d'une première extrémité de l'armature (20) et fixé à celle-ci afin qu'il tourne avec elle en étant raccordé à l'élément rotatif (38), et un palier (94) placé dans le boîtier (42) de pompe et tel qu'il permet la rotation de l'arbre (72) à une seule extrémité de l'armature (20) et forme un support unique en porte-à-faux de l'armature (20) lorsque la pompe (12) est entraînée par le moteur électrique (14). Application aux moteurs à combustion interne.

Description

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ranUt ies auamob!es e z --és, ' s ée-, = e u^nce-ne des ocmoes de _arburanz iCC_^--a-i %iecrlaee. e- es s

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_,ss__ = _. i.._._._, ___-. zm t -' zs -- l s x_.

De uré&rence,'-: a.a_-- -- - e_a- ecme lorsqa _e mcer _.... e -^ ''en-= et le boîtier de sortie de l'ensemble de pompage sont

adjacents à l'autre extrémité de l'armature. Cette construc-

tion peut être utilisée pour l'entraînement des types de pompes à récupération, à turbine, à rotor denté et volumétrique. L'invention concerne aussi une pompe électrique de carburant qui réduit notablement le bruit et les vibrations, qui possède un montage stable d'armature et de rotor de pompe, qui peut être de divers types, qui simplifie la fabrication et le montage, qui réduit ies coûts de production, et qui est robuste et durable, a une réalisation

simplifiée et donne une longue 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 longitudinale d'une pompe

électrique de carburant représentant un montage en porte-à-

faux de l'armature et de la roue de pompage; la figure 2 est une vue en oian de la roue de pompage; la figure 3 est une vue en élévation d'un anneau externe de roue; la figure 4 est une vue agrandie du bord de la roue et de l'anneau externe, ainsi que du boîtier sous forme montée; la figure 5 est une coupe d'une variante de pompe électrique de carburant avant un rotor denté; la figure 5 est une - ue agrandie du profil de l'ensemble à rotor denté de la pompe de la figure 5; et la figure 7 est une coure du rotor denté suivant la

ligne 7-7 de la figure 5.

On se réfère maintenant plus précisément aux dessins.

Les figures 1 à 4 reorésentent un ensemble 10 à pompe électrique de carburant selon l'invention qui est monté Mar

exemple dans un réservoir de carburant d'un véhicule auto-

mobile afin qu'il transmette du carburant liquide sous pression au moteur du véhicule. L'ensemble à pompe comporte une pompe 12 à turbine entraînée par un moteur électrique 14 et un boîtier 16 de capuchon d'extrémité logé dans un carter tubulaire 18. Le moteur possède une armature 20 logée dans un stator 22 ayant un anneau cylindrique 24 de flux et des aimants permanents 26. L'armature possède des bobinages électriques 28 logés dans un noyau 30 et connectés électriquement aux segments 32 d'un collecteur 34 monté à une première extrémité de 'armature. Le collecteur coopère avec des balais 36 montés afin qu'ils coulissent dans le boîtier 16 du capuchon d'extrémité et rappelés élastiquement par des ressorts au contact du collecteur alors qu'ils sont connectés électriquement à une source convenable d'énergie, par exemple d'une batterie d'accumulateurs du véhicule ou le circuit électrique de celui-c (non representé) afin que le

moteur fonctionne.

La pompe possède une roue 38 entourée d'un canal annulaire 40 délimité car coopération d'un boîtier 42 de pompe avec un capuchon 44 'extrémité d'entrée, un capuchon 46 de sortie et un anneau 48 logé entre eux et entourant la roue. Comme l'indiquent les figures l et 2, la roue 38 est un disque plat ayant des nervures 50 disposées radialement

et axialement, espacées uniformément en direction circonfé-

rentielle à sa périphérie et délimitant entre elles des ailettes 52 aux deux faces de la roue. De préférence, une nervure annulaire 54 est disposée circonférentiellement entre les nervures 50 qui dépassent radialement et se terminent radialement vers S'intérieur de la périphérie de la roue 38 pour délimiter des ailettes cartiellement fermées

52 aux deux faces de la roue.

Comme l'indicuen- les figures! et 3, lorsque la roue

tourne, du carburant est admis dans le canal par l'inter-

médiaire d'un passage d'entrée 56 formé dans le capuchon d'extrémité inférieure et est évacué du canal par un passage 58 de sortie formé dans le capuchon superieur. Pour que l'entrée 56 ne communique cas directement avec la sortie 58, l'anneau possède une partie ou un bloc 60 de barrage placé entre elles et qui, après montage, est disposé radialement vers l'intérieur en étant très près de la périphérie de la roue. L'emplacement circonférentiel réel de l'entrée 56 et de la sortie 58 est indiqué en trait mixte sur la figure 3 et, à titre illustratif, elles sont représentées en dehors de leur position réelle sur la figure 1. Le canal 40 de la pompe possède des gorges annulaires 62 et 64 dans les capuchons d'entrée et de sortie respectivement, dans la direction circonférentielle vers l'entrée 56 et la sortie 58 et elles sont disposées radialement sur les ailettes 52 de la roue. De préférence, bien que cela ne soit pas nécessaire et afin que les performances de la pompe soient meilleures, une nervure 66 formée dans une partie du canal 40 sur l'anneau est très proche de la périphérie de la roue et est placée circonférentiellemenc sur la moitié au moins autour de la roue et aboutir près de la sortie 58 de carburant. De préférence, bien que d'une manière non indispensable et afin que les performances de _a pompe soient meilleures, et en général sur toute l'étendue circonférentielle de la nervure 66, des gorges courbes ú8 et 70 des capuchons 47 et 46 sont disposées radialement vers l'intérieur des gorges annulaires

62 et 64 des capuchons de manière générale.

Pour l'entraînement en rotation de la roue 38, l'arma-

ture 20 possède un arbre 72 d'entraînement dépassant d'une extrémité et qui est logé afin qu'il puisse coulisser dans un trou central 74 passant dans la roue et couplé à la roue afin qu'il la fasse tourner à l'aide d'un fil 76 ayant une forme générale en U dont la partie intermédiaire est logée dans une fente 78 de l'arbre e_ les extrémi-és libres sont logées dans deux trous diamétralement opposés 30 formés dans la roue. Lors du fonctionnement de la pompe, le carburant liquide évacué de sa sortie 58 s'écou:e entre l'armature 20 et le stator 22 et les refroidi, et circule dans un passage 82 de sortie formé dans le boîtier 1ú du capuchon de sortie pour transmettre du carburant sous pression au moteur d'un

véhicule.

De préférence, un clapet de retenue 84 rappelé par un ressort 86 est placé dans la sortie 82 pour empêcher la circulation en sens inverse du carburant dans la sortie de la pompe et une soupape 88 de décharge de pression rappelée par un ressort 90 est montée dans un passage 92 formé dans le capuchon d'extrémité et qui, lorsqu'elle est ouverte, évacue le carburant dans le réservoir du véhicule ou un récipient placé à l'intérieur et dans lequel est logée la

pompe. Une pompe électrique de carburant telle que consi-

dérée jusqu'à présent est décrite plus en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 257 916 dont la

description est incorporée au présent mémoire à titre de

référence. Selon une caractéristique de l'invention, l'armature tourillonne en étant montée en porte-à-faux par son arbre 72 d'entraînement qui est Logé afin qu'il tourne dans un trou axial 94 ou palier placé dans le capuchon de sortie 46 de la pompe. De préférence, e capuchon de sortie comprend un bossage 96 ayant une face 98 d'extrémité se trouvant dans un plan perpendiculaire à ''axe du trou 94 e: formant une surface d'appui sur laquelle est disposée une face complémentaire 100 de _'armature. De préférence, le capuchon

de sortie a un épauiement périphérique 102 continu en direc-

tion circonférentielle et sur iequel s'applique l'extrémité inférieure 104 du cylindre 24 du flux du sta:or de manière qu'elle puisse glisser. L'épaulement 102 est pratiquement coaxial à l'axe de l'arbre 72 et du trou 94 e: est ajusté de manière relativement in:ime sur le cylindre de flux de

stator afin que ce dernier soi: aligné sur L'armature.

Lors du fonctionnement normal de la pompe, l'armature , afin qu'elle puisse tourner, est suppor:ée uniquement par l'arbre 72 logé dans le trou 94 du palier du capuchon de sortie 46. Cependant, pour que!e montage initial des éléments soit plus facile e:, de oréêfrence, pour qu'un organe d'arrêt posiz imi5e tout déplacement latéral excessif inhabituel et important de L'armature 20, un arbre rectiligne 106 dépasse de son autre ex:rémi é en direction axiale au- delà de la plaque 34 de collecteur et se loge dans une cavité ou un trou annulaire 108 formé dans le capuchon d'extrémité. La partie de cavité 108 au moins qui recouvre l'arbre 106 a un diamètre interne minimal qui est nettement supérieur au diamètre externe de l'arbre de manière que, pendant le fonctionnement de la pompe, il existe un espace important entre eux afin que l'armature puisse tourillonner

uniquement en étant supportée par le:rou 94 et l'arbre 72.

Par exemple, l'espace radial compris entre l'arbre 106 et la cavité 108 est d'environ 0,38 mm de chaque côté, si bien que

la différence de diamètre esc d'environ 0,76 mm.

Le boîtier 16 du capuchon d'excrémitc a de préférence une partie annulaire 110 dépassant par-dessous et ayant une

face plate 112 d'extrémité qui est pratiquement perpen-

diculaire à l'axe du trou 94 et très croche de la face adjacente d'extrémité de la plaque 34 du collecteur, mais

normalement à distance de cetce plaque, afin que le dépla-

cement axial de l'armature 20 soit limité. De préférence, la face 100 de support de l'armacure est rappelée élastiquement au contact de la face 98 d'extrémité du crou 96 par les balais 36 qui sont rappelés par des ressorts et à partir d'un moteur et par la masse de l'armature 20, afin que le bruit de transmission soit minimal. De préférence, lorsque

le moteur est alimenté ec fonctionne, l'armature 20 est cen-

trée axialement de façon électromagnét-que dans le stator alors que la face 100 d'appui de l'armature est au contact

de la face 98 d'extrémité du bossage du paiier.

Selon une aucre caracceristicue de l'invention, l'ensemble unique à trou 94 de pal e t arbre menant 72 assure aussi le support Tcouri-onnanr de a roue 38 placée dans le boîtier 42 de oompe. Pendanc le fonctionnement, la roue tourillonne et esc entra:née par 'armature sans créer de force latérale en direction générale axiale sur la roue même lorsque l'arbre 72 de l'armature se depiace axialement

par rapport à la roue parce cue l'accouplement d'entrai-

nement formé par la fence 78 e: le fi 76 permet un dépla-

cement axial de l'arbre d'entraînement.

Par exemple, dans un véhicule automobile, l'ensemble de pompage est monté dans un réservoir de carburant afin

que, lorsque le véhicule se trouve sur une surface horizon-

tale, l'axe de rotation de l'armature 20 soit placé verticalement, en direction sensiblement perpendiculaire à la surface horizontale, l'armature étant placée au-dessus de la pompe 12. Lorsque le moteur est arrêté, l'armature 20 est en appui sur la surface 98 de l'extrémité supérieure du bossage 96 du capuchon de sortie. Pendant l'utilisation, lorsque le moteur electrique est alimenté afin qu'il entraîne la pompe, l'armature tourillonne en porte-à-faux en étant portée uniquement par La partie d'arbre menant 72 logée dans le trou 94 formant le palier dans le capuchon de sortie. Lors du fonctionnement normal de la pompe 12, il existe un espace entre l'arbre 106 et le capuchon 16 d'extrémité de sortie et il existe aussi un espace entre les faces adjacentes de la plaque 34 de col!ecteur et la face

112 d'extrémité du capuchon de sortie.

Les figures 5 à 3 représentent un autre ensemble de pompage 120 selon l'invention ayant une pompe 122 à rotor denté entraînée par un moteur électriaue 14. Le moteur 14, le boîtier 16 de capuchon d'extremité et le carter tubulaire 18 de cet ensemble 120 de pompage sont essentiellement les mêmes que ceux de l'ensemble i0, et on ne répète pas la

description de leur construction et de leur disposition.

La pompe 122 possède un sotier 124 de pompe ayant un capuchon inférieur 126 d'extrémité d'entrée et un capuchon supérieur 128 de support dans lequel est logé l'ensemble 130 à rotor denté. Comme l'indiquent les figures 5 et 6, l'ensemble 130 à rotor cossède un élément denSté interne 132 logé dans un élément denté externe i34 qui tourilionne dans un trou 136 du boîtier de support. Lorsque l'ensemble denté est entraîné en rotation car ie moteur, l'élément denté interne 132 est placé excentriquement par rapport à la périphérie cylindrique de l'anneau externe denté 134 si bien que, lorsqu'ils sont entraînés en rotation par le moteur, les cavités comprises entre eux s'élargissent et se rétrécissent en donnant un effet de pompage qui évacue le carburant sous pression des cavités qui se rétrécissent. Le carburant est transmis aux cavités qui s'élargissent par l'entrée 138 de carburant formée dans le capuchon inférieur 126 d'extrémité et il est évacué des cavités qui se rétrécissent par une soupape à clapet 140 sous forme d'un disque plat et flexible 142 disposé sous un disque d'appui

144 et rappelé élastiquement au contact de la face supé-

rieure de l'ensemble 130 à rotor denté par un ressort sous forme d'un élément à croisillons élastiques 146. Le carburant sous pression évacué par la soupape à clapet 140 passe entre l'armature 20 et le stator 22 du moteur et est évacué par le passage 82 de sortie du boîtier 16 du capuchon d'extrémité. Un mince disque flexible 148 de métal est placé sous l'ensemble 130 et est Logé entre le support 128 et le capuchon 126 d'extrémité infrieure du boîtier 124 de la pompe pour la formation d'une surface d'étanchéité avec une

faible usure par frottement.

De préférence, un passage 150 de purge de vapeur est aussi formé dans le capuchon 126 d'extrémité infér-eure qui communique avec les cavités iorsqu'elles commencent à se rétrécir pour la purge de gaz e: de vapeur de carburant du carburant liquide. Une pompe de carburant à rotor denté, ayant pratiquement la construction qu'on vient décrire, est décrite plus en détail dans le brevet des Etats-Unis

d'Amérique n 4 697 995 dont la description est incorporée au

présent mémoire à titre de référence.

Selon l'invention, l'armature 20 tourillonne en étant supportée en porteà-faux par son arbre 152 d'entraînement qui est logé afin Qu'i! tourne dans un trou axial borgne 154 ou tourillon formé dans le cacuchon d'extrémité inférieure 126 du boîtier de pompe. De préférence, l'extrémité libre de l'arbre 152 a une surface tronconique 156 (ou même une surface plane d'extrémité! qui est en appui contre une surface complémentaire tronconique (ou plate) 157 d'appui

placée à l'extrémité du -rou. Selon une autre caracté-

ristique de l'invention, l'élément denté interne 132 est aussi positionné afin qu'il tourne dans le boîtier 124 de la pompe dans un trou complémentaire 158 concentrique à l'axe de l'élément denté et dans lequel l'arbre 152 peut coulisser. L'élément denté interne 132 est entraîné afin qu'il tourne avec l'arbre 152 par un moyeu 160 fixé à l'arbre et/ou à l'armature 22 et ayant un doigt 162 qui dépasse vers le bas et qui peut coulisser dans un trou 164 formé dans l'élément denté, avec un axe parallèle à l'axe du trou central 158 formé dans l'élément interne 132 mais décalé radialement par rapport à cet axe. Comme décrit précédemment

en référence au premier mode de réalisation 10, de préfé-

rence, au cours du fonctionnement de la pompe 120, lorsque l'armature 22 est centrée électriquement axialement dans le stator 20, l'extrémité 156 de l'arbre 152 coopère avec la surface complémentaire 157 d'appui du capuchon d'extrémité inférieure et la plaque 34 du collecteur de l'armature 22 est placée à distance de la face d'extremité du bossage 110

du capuchon d'extrémité supérieur 16. Au cours du fonction-

nement normal, l'extrémité suéerieure de 'arbre 106 est aussi placée radialement à distance de la cavité 108 formée dans le capuchon 18 afin que l'armature tourillonne en étant portée uniquement par l'arbre en porte-à-faux 152 et l'ensemble à palier ou trou 154 du cacuchon d'extrémité inférieure. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à itre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses

éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Pompe électrique de carburant destinée à un moteur, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble (10) de pompage ayant un boîtier de capuchon (44) d'extrémité et un boîtier (42) de pompe, un moteur électrique (14) ayant un stator (22) placé dans l'ensemble (10) de pompage et disposé entre les boîtiers, une armature (20) logée dans le stator (22) et destinée à tourner par rapport au stator (22), une pompe rotative (12) placée dans le boîtier (42) de pompe et ayant un élément rotatif,'38) dont la construction est telle qu'il peut être entraîné par -'armature (20), un arbre

central (72) d'entraînement et de support dépassant axiale-

ment d'une première extrémité de l'armature (20), l'arbre (72) de support étant fixé à l'armature (20) afin qu'il tourne avec elle et étant raccordé pendant le fonctionnement à l'élément rotatif (38) afin qu'il l'entraîne, et un palier

(94) placé dans le boîtier (42) de pompe et ayant une cons-

truction et une disposition telles cu'i permet la rotation

de l'arbre (72) de l'armature (20) près d'une seule extré-

mité de l'armature (20) e_ forme un support unique en porte-

à-faux de l'armature (20) Lors de la rotation au cours du fonctionnement normal, Lorsque a pompe (12) est entraînée par le moteur électrique (L4)

2. Pompe selon la revendication L, caractérisée en ce que le boîtier (42) de pompe possède une partie d'entrée ayant une entrée de carburant et une partie de sortie ayant une sortie de carburant, L'éLément rotatif (38) est une roue, et la pompe rotative 12) comporte un anneau entourant la roue et délimitant, en coopération avec eile, un canal (40) de pompage, L'anneau et la roue étant Logés entre la partie d'entrée et la partie de sortie, la partie de sortie ayant le palier (94) Logeant l'arbre (72) et permettant le

tourillonnement de L'armature i20).

3. Pompe selon La revendication 2, caractérisée en ce que la roue possède, à sa périphérie, plusieurs ailettes (52) espacées circonférentiellement et logées dans un canal

annulaire (40) de pompe délimité en partie par l'anneau.

4. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie de sortie est supportée rigidement dans

l'ensemble (10) de pompage.

5. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'ensemble (10) de pompage comporte un carter tubulaire entourant le boîtier (42) de pompe, le stator (22) et le capuchon (44) d'extrémité, le carter tubulaire supportant rigidement le boîtier (42) de pompe et le stator (22) pratiquement sous forme alignée coaxialement sur l'axe de

rotation de l'arbre (72) de l'armature (20).

6. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'armature (20) a un arbre central rectiligne (72) dépassant de l'autre extrémité de l'armature (20), et le capuchon (44) d'extrémité a une cavité encourant cet arbre (72) et ayant un diamètre nettement supérieur à celui de l'arbre (72) afin que, lors du fonctionnement normal de la pompe (12), il existe un espace notable entre cet arbre (72) et le capuchon (44) d'extrémité, si bien que l'arbre (72)

n'est pas en appui contre la cavité.

7. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier (42) de pompe comporte un capuchon (44) d'entrée ayant un passage d'entrée de carburant, un capuchon (44) de sortie ayant un passage de sortie de carburant, l'élément rotatif (38) comporte une roue logée entre le capuchon (44) d'entrée et le capuchon (44) de sortie et placée sur l'arbre (72) afin qu'il fasse tourner la roue et que celle-ci tourne en même temps que l'arbre (72), et la

pompe rotative <12) comporte un anneau logé entre le capu-

chon (44) d'entrée et le capuchon (44) de sortie, entourant la roue et délimitant, en coopération avec la roue, le capuchon (44) d'entrée et le capuchon 44) de sortie, un canal annulaire (40) de pompage qui communique à la fois avec le passage d'entrée de carburant et le passage de

sortie de carburant.

8. Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que le capuchon (44) de sortie possède un palier (94) dans lequel tourillonne l'arbre (72) et qui supporte l'armature (20) et l'ensemble (10) de pompage comporte aussi un carter tubulaire entourant le capuchon (44) d'entrée, le capuchon (44) de sortie, le stator (22) et le boîtier du capuchon (44) d'extrémité et supportant rigidement le capuchon (44) de sortie et le stator (22) sous forme pratiquement alignée coaxialement sur l'axe de rotation de l'arbre d'armature (20).

9. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier (124) de pompe comporte un capuchon (126) i0 d'entrée ayant une entrée de carburant et un capuchon de support ayant un trou central logeant un anneau de rotor denté, un anneau de rotor denté (134) logé dans le capuchon de support et tourillonnanc dans celui-ci par rapport au capuchon de support, l'élément rotatif comprenant un rotor denté (132) placé dans l'anneau de rotor (134) et ayant un trou central dans lequel l'arbre (152) de l'armature peut coulisser, le rotor denté étant couplé à l'armature (20) afin qu'il tourne avec l'arbre (152), et le capuchon (126) d'entrée ayant le palier (154) permeuttant le tourillonnement de l'arbre (152) afin quil tourne et supporte l'armature (20).

10. Pompe selon la revendication 9, caractérisée en ce que le capuchon (128) de supporc forme un tourillon pour l'anneau denté (134) de manière que celui-ci tourne sur un axe parallèle à l'axe de rotation de l'arbre (152) et du

rotor denté mais à distance radialement de cet axe.

11. Pompe selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'ensemble de pompage comporte un carter tubulaire entourant le capuchon (126) d'entrée, le capuchon de support et le stator (22), et fixe rigcidement le capuchon (126) d'entrée et le stator (22) de manière eue l'axe du stator (22) coïncide pratiquement avec l'axe de rotation de l'arbre

(152) et de l'armature (20).