FR3035689B1

FR3035689B1 - Pompe a eau pour vehicule automobile

Info

Publication number: FR3035689B1
Application number: FR1653705A
Authority: FR
Inventors: Thomas Geffert
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2019-08-23
Anticipated expiration: 2036-04-27
Also published as: DE102015106671A1; FR3035689A1; CN106089747B; US10316847B2; CN106089747A; JP2016211561A; KR101827629B1; KR20160128920A; US20160319819A1

Abstract

La présente invention concerne une pompe (1) dotée d'un carter de pompe (2) avec une ouverture d'aspiration (3) et avec une ouverture d'échappement (4), avec une roue de pompe pouvant être entraînée et disposée dans le carter de pompe (2) à l'aide de laquelle un fluide peut être transporté de l'ouverture d'aspiration (3) jusqu'à l'ouverture d'échappement (4), un élément de soupape (10) étant prévu dans le carter de pompe (2), l'élément de soupape (10) pouvant être réglé par un actionneur (15) pour régler l'écoulement de fluide transporté par la pompe (1), le réglage de l'élément de soupape (10) pouvant être influencé par un élément de freinage magnéto-rhéologique (17).

Description

DESCRIPTION

La présente invention concerne une pompe, par exemple notamment une pompe à eau pour un circuit d’eau d’un véhicule automobile.

Les pompes et notamment les pompes à eau sont utilisées dans des véhicules automobiles, pour alimenter par exemple le circuit de moyen de refroidissement en eau, pour refroidir le véhicule automobile et le cas échéant également d’autres groupes. En l’occurrence, l’eau servant de moyen de refroidissement circule à travers le moteur d’entraînement et y est réchauffée. Le moyen de refroidissement s’écoule à travers un radiateur de moyen de refroidissement où il est à nouveau refroidi par échange thermique, par exemple avec de l’air, avant qu’il soit de nouveau amené par la pompe jusqu’au moteur d’entraînement.

En l’occurrence, la puissance de pompage requise de la pompe n’est toutefois pas toujours dans la plage maximale, mais peut respectivement également être réduite en fonction de l’état de fonctionnement du véhicule automobile. La puissance de pompage peut toutefois notamment dépendre de l’entraînement. Si la pompe est toutefois entraînée elle-même par le moteur d’entraînement, le nombre de tours de la pompe est défini par le nombre de tours du moteur d’entraînement, ce qui ne doit toutefois pas permettre de corrélation avec la puissance de pompage requise. C’est pourquoi on souhaite en principe utiliser une pompe réglable. Des solutions très coûteuses sont toutefois assez inadaptées pour les applications de véhicule automobile, étant donné qu’elles accroissent ainsi aussi systématiquement les coûts, ce qui n’est pas acceptable dans l’industrie automobile.

Le document DE 10 2010 005 731 Al expose une pompe dotée d’un organe d’extraction et d’un élément de soupape disposé en aval de celui-ci et réalisé sous la forme d’un poussoir ou d’un poussoir de torsion. Un moyen de réglage rend possible la commande mais le réglage de positions intermédiaires n’est pas satisfaisant avec chaque moyen de réglage.

Le document WO 2013 120543 Al expose une pompe dotée d’un élément de soupape disposé en aval de la roue de pompe pouvant être réglé entre deux positions d’extrémité au moyen d’une chambre à dépression. Ceci n’offre toutefois pas une bonne capacité de réglage parce que la chambre à dépression ne peut généralement pas bien être amenée dans des positions intermédiaires ou y être maintenue. L’objectif de la présente invention est de créer une pompe pouvant être construite simplement et de façon économique tout en offrant une bonne capacité de réglage.

Cet objectif est atteint avec une pompe dotée d’un carter de pompe avec une ouverture d’aspiration et avec une ouverture d’échappement, avec une roue de pompe entraînable disposée dans le carter de pompe, à l’aide de laquelle un fluide peut être transporté de l’ouverture d’aspiration jusqu’à l’ouverture d’échappement, un élément de soupape étant prévu dans le carter de pompe, l’élément de soupape pouvant être réglé par un actionneur, pour régler l’écoulement de fluide transporté par la pompe, caractérisée en ce que le réglage de l’élément de soupape peut être influencé par un élément de freinage magnéto-rhéologique.

Un exemple de réalisation de la présente invention concerne une pompe dotée d’un carter de pompe avec une ouverture d’aspiration et avec une ouverture d’échappement, avec une roue de pompe pouvant être entraînée, disposée dans le carter de pompe et à l’aide de laquelle un fluide peut être transporté de l’ouverture d’aspiration jusqu’à l’ouverture d’échappement, un élément de soupape étant prévu dans le carter de pompe, l’élément de soupape pouvant être réglé par un actionneur, pour régler l’écoulement de fluide extrait par la pompe, le réglage de l’élément de soupape pouvant être influencé par un élément de freinage magnéto-rhéologique. L’élément de soupape peut ainsi être réglé de façon avantageuse dans chaque position de fonctionnement par l’interaction commandable de l’actionneur et de l’élément de freinage, ainsi qu’être potentiellement réglé pour une durée prédéfinissable, même lorsque l’actionneur ne peut être réglé qu’à court terme ou de façon instable dans les positions intermédiaires.

En l’occurrence, il est particulièrement opportun que l’actionneur soit un actionneur à pression ou sous-pression (dépression) pouvant permettre de régler l’élément de soupape. L’actionneur peut ainsi être un actionneur hydraulique ou pneumatique pouvant être alimenté en pression ou en sous-pression, pour permettre de déplacer et/ou de régler l’élément de soupape. De tels actionneurs peuvent en l’occurrence être actionnés entre deux positions d’extrémité, des positions intermédiaires pouvant également être réglées pour de courtes durées.

En l’occurrence, il est particulièrement avantageux que l’actionneur soit une chambre à dépression. De telles chambres à dépression peuvent être réalisées simplement et à un bon prix et sont donc volontiers utilisées, notamment dans l’industrie automobile.

Il est particulièrement avantageux que l’élément de soupape soit disposé de façon à pouvoir être tourné dans le carter. Ceci permet de former une sorte de poussoir de torsion ou de soupape de torsion permettant de commander simplement 1’ écoulement de fluide extrait d’un écoulement de fluide maximal à un écoulement de fluide minimal en effectuant une rotation d’approximativement 90°. En l’occurrence, l’écoulement de fluide maximal est l’écoulement de fluide permettant à la pompe de réaliser une extraction maximale et l’écoulement de fluide minimal peut par exemple également être un écoulement de fluide nul, lorsque l’élément de soupape interrompt totalement l’écoulement de fluide. Une position intermédiaire peut alors correspondre à un écoulement de fluide compris entre l’écoulement de fluide maximal et l’écoulement de fluide minimal.

Il est particulièrement avantageux que l’actionneur soit un élément de sortie pouvant être réglé pour l’essentiel linéairement et agissant, via un mécanisme d’actionnement, sur l’élément de soupape disposé de façon à pouvoir être tourné dans le carter. Ceci permet de réaliser un mouvement de rotation de l’élément de soupape par l’intermédiaire d’un actionneur simple de réalisation. Ceci réduit d’une part les coûts de l’actionneur, du fait de sa construction simple, tout en permettant d’autre part une commande sûre, étant donné que le réglage de l’élément de soupape peut être effectué simplement. L'actionneur comporte un élément de sortie pouvant se déplacer pour l’essentiel de façon linéaire et agissant via un mécanisme d’actionnement, par exemple notamment un levier, sur l’élément de soupape disposé de façon à pouvoir être tourné dans le carter de pompe.

En l’occurrence, il est également avantageux que le mécanisme d’actionnement soit un mécanisme de levier. Ceci permet de commander de façon simple et sûre l’actionneur au niveau de l’élément de soupape tout en permettant d’obtenir un pilotage sûr pendant toute la durée de fonctionnement.

Il est également avantageux que l’élément de freinage magnéto-rhéologique soit relié à l’élément de soupape et agisse sur lui. Ceci permet de transmettre une action directe de l’élément de freinage à l’élément de soupape, ce qui entraîne une action rapide et directe sans influences externes. II est également avantageux que l’élément de freinage magnéto-rhéologique soit relié au mécanisme d’actionnement et agisse sur lui. Ceci permet d’intégrer simplement l’élément de freinage magnéto-rhéologique dans le mécanisme d’actionnement, ce qui permet d’illustrer des avantages en terme d’encombrement et peut être simplifié par rapport au montage.

Il est également avantageux que l’élément de freinage magnéto-rhéologique soit relié à l’actionneur, notamment à l’élément de sortie de l’actionneur et agisse sur lui. Ceci permet également de créer une unité de construction bien montable pouvant être réalisée facilement et de façon économique.

Il est également avantageux que l’élément de soupape soit disposé de façon à pouvoir tourner dans le carter de pompe, l’élément de freinage magnéto-rhéologique s’engrenant à lui au niveau d’un côté opposé de l’élément de soupape, sous la forme de l’actionneur. Ceci permet d’atteindre bonne répartition de l’encombrement lorsque les deux éléments s’engrenant au niveau de l’élément de soupape sont montés au carter au niveau des côtés opposés.

La présente invention va être expliquée de façon détaillée par la suite à l’aide d’un exemple de réalisation, en référence avec le dessin, dans lequel : la figure 1 illustre une représentation schématique en perspective d’un exemple de réalisation d’une pompe selon l’invention ; la figure 2 illustre une autre représentation de la pompe selon la figure 1 ; la figure 3 illustre une représentation en coupe partielle de la pompe selon la figure 1 ; la figure 4 illustre une vue en coupe de la pompe selon la figure i; la figure 5 illustre une représentation d’une pompe selon l'invention avec un élément de soupape entièrement ouvert ; la figure 6 illustre une représentation d’une pompe selon l'invention avec un élément de soupape seulement en partie ouvert ; la figure 7 illustre une représentation d’une pompe selon l'invention avec un élément de soupape entièrement fermé ; la figure 8 illustre une représentation schématique en perspective d’un autre exemple de réalisation d’une pompe selon l’invention ; et la figure 9 illustre une représentation d'une chambre à dépression avec un élément de freinage magnéto-rhéologique prenant la forme d’un actionneur servant au réglage de l’élément de soupape de la pompe selon la figure 8.

Les figures 1 à 4 illustrent dans différentes représentations un exemple de réalisation d’une pompe 1, par exemple notamment d’une pompe à moyen de refroidissement ou à eau, notamment pour un véhicule automobile.

La pompe 1 comporte en l’occurrence un carter de pompe 2. Le carter de pompe 2 comporte en l’occurrence au moins une ouverture d’aspiration 3 et au moins une ouverture d’échappement 4. Le carter de pompe 1 peut en variante comporter plus d’une ouverture d’aspiration 3 et/ou plus d’une ouverture d’échappement 4. Dans l’exemple de réalisation des figures 1 à 4, le carter de pompe est en partie réalisé approximativement en forme de tube, l’ouverture d’échappement 4 prenant la forme d’une ouverture tubulaire dans la direction longitudinale de la partie approximativement en forme de tube du carter de pompe 2. L’ouverture d’aspiration 3 est réalisée sous la forme d’un manchon de tube s’étendant approximativement dans la direction radiale jusqu’à la partie approximativement en forme de tube du carter de pompe 2 et est reliée à elle.

Une roue de pompe 5 est disposée à l’intérieur du carter de pompe 2, ladite roue étant suivie dans la direction axiale par un étage de pression 6 et par un corps d’étanchéité 7. La roue de pompe 5 est en l’occurrence réalisée de façon avantageuse sous la forme d’une roue à aubes. La roue de pompe 5 est logée sur un arbre 8 disposé de façon à pouvoir tourner dans le carter de pompe 2. L’arbre 8 ressort en l’occurrence dans la direction axiale hors du carter de pompe 2 où l’arbre 8 est relié à un disque de courroie 9. Le disque de courroie 9 est relié dans une liaison d’entraînement avec une courroie non représentée d’un entraînement à courroie, de sorte que la roue de pompe 5 est ainsi entraînée dans le carter de pompe 2.

La roue de pompe 5 sert à transporter un fluide, par exemple de l’eau ou un moyen de refroidissement, de l’ouverture d’aspiration 3 jusqu’à l’ouverture d’échappement 4. En l’occurrence, la quantité de transport de la pompe 1 dépend entre autres de la puissance d’entraînement et/ou du nombre de tours d’entraînement servant à entraîner la roue de pompe.

Un élément de soupape 10 supplémentaire est prévu pour pouvoir en outre régler la quantité transportée, donc le débit volumique de fluide. Cet élément de soupape 10 est disposé en aval de la roue de pompe 5 dans la partie approximativement en forme de tube du carter de pompe 2. L’élément de soupape 10 est réalisé sous la forme d’un poussoir de torsion ayant une forme 11 approximativement sphérique à travers laquelle un canal de passage (ou canal traversant) 12 est formé. L’élément de soupape 10 est disposé de façon à pouvoir tourner dans le carter à l’aide de deux tenons 13, de sorte que le canal de passage 12 soit libéré et le débit volumique transporté maximal ou que le canal de passage 12 soit fermé et qu’aucun débit volumique ne soit transporté. Des positions intermédiaires sont également possibles dans lesquelles le débit volumique peut varier. En l’occurrence, l’élément de soupape 10 est disposé à la suite du corps d’étanchéité 7 servant de joint entre le carter de pompe 2 et l’élément de soupape 10, notamment lorsque l’élément de soupape 10 est réglé avec un canal de passage 12 fermé.

Une influence est appliquée de l’extérieur sur l’élément de soupape 10 via les deux tenons 13. Le (premier) tenon 13 permet de faire tourner l’élément de soupape 10 via un levier 14. Un actionneur 15 est prévu à cette fin, ledit actionneur étant réalisé, dans l’exemple de réalisation des figures 1 à 4, sous la forme d’une chambre à dépression. L’actionneur 15 comporte en l’occurrence un élément de sortie 16 pouvant coulisser dans le sens de la longueur, tel qu’un coulisseau relié au levier 14, pour faire tourner l’élément de soupape 10. Si la chambre à dépression est alimentée en sous-pression (dépression), l’élément de sortie 16 coulisse et l’élément de soupape 10 est déplacé.

En variante, l’actionneur 15 peut également être réalisé autrement, par exemple sous la forme d’un actionneur à pression ou sous-pression (dépression), en l’occurrence donc notamment sous la forme d’un actionneur pneumatique ou hydraulique.

Le réglage de l’élément de soupape 10 s’effectue donc en l’occurrence par l’actionneur 15.

Un élément de freinage 17, par exemple notamment un élément de freinage magnéto-rhéologique 17, est prévu au niveau de l’autre (deuxième) tenon 13 permettant d’influencer le mouvement de l’élément de soupape 10. En l’occurrence, le mouvement peut être arrêté, de façon à bloquer l’élément de soupape 10 dans une position.

En l’occurrence, l’élément de freinage 17 comporte un carter ou boîtier dans lequel un matériau magnéto-rhéologique est logé. Un élément de type piston est également prévu dans le carter, ledit élément se déplaçant à travers le matériau magnéto-rhéologique lorsque le tenon 13 se déplace. Lorsqu'un champ magnétique défini est alors appliqué, les éléments du matériau magnéto-rhéologique s’enchaînent et la viscosité du matériau magnéto-rhéologique augmente. Cela induit une action de force sur l’élément de type piston et le mouvement de l’élément de soupape 10 subit une force de freinage, la force de freinage dépendant alors du champ magnétique appliqué. Ceci peut conduire à un blocage du mouvement de l’élément de soupape 10.

Le matériau magnéto-rhéologique peut en l’occurrence être une poudre sèche ou un fluide contenant des éléments magnéto-rhéologiques.

La position de l’élément de soupape 10 dans le carter de pompe 2 est ainsi commandée en faisant interagir l’actionneur 15 avec l’élément de freinage 17.

Les figures 1 à 4 illustrent un exemple de réalisation doté d’un actionneur 15 comportant un élément de sortie 16 pouvant se déplacer pour l’essentiel de façon linéaire et actionnant, via un mécanisme d’actionnement, le levier 14, sur l’élément de soupape 10 disposé de façon à pouvoir tourner dans le carter de pompe 2. D’autres mécanismes d’actionnement peuvent également être prévus en variante. L’élément de freinage magnéto-rhéologique 17 est directement relié à l’élément de soupape 10 et agit ainsi directement sur lui.

En variante, l’élément de freinage magnéto-rhéologique 17 pourrait également être relié au mécanisme d’actionnement et agir sur lui pour permettre de modifier la position de l’élément de soupape.

Les figures 5 à 7 illustrent la pompe 1 des figures 1 à 4 dans différentes positions de fonctionnement. L’élément de soupape 10 est réglé de telle sorte sur la figure 5 que le canal de passage 12 soit libre. Le débit volumique de fluide pouvant être transporté n’est ainsi pas influencé et/ou réduit. L’élément de soupape 10 est réglé de telle sorte sur la figure 6 que le canal de passage 12 n’est qu’en partie libéré. Le débit volumique de fluide transportable est ainsi réduit. L’élément de soupape 10 est réglé de telle sorte sur la figure 7 que le canal de passage 12 est entièrement bloqué. Le débit volumique de fluide transportable est ainsi interrompu.

La figure 8 illustre un exemple de réalisation d’une pompe 100 dans laquelle l’élément de freinage 117 est intégré dans l’actionneur 115. La pompe 100 est sinon réalisée de façon similaire à la pompe 1 des figures 1 à 4, ce qui rend superflue toute répétition.

La figure 9 illustre l’actionneur 115 relatif. L’actionneur 115 comporte un carter 120 avec une membrane 121 disposée à l’intérieur, ladite membrane définissant une chambre de pression 122 conjointement avec le carter 120 pouvant être alimenté en pression ou sous-pression via un raccordement 124.

Un coulisseau 125 réalisé sous la forme d’un élément de sortie est relié à la membrane 121, de façon à pouvoir déplacer le coulisseau en cas d’amenée de pression ou de sous-pression dans la chambre de pression 122. Un ressort 123 est en outre encore prévu dans la chambre de pression 122 à l’aide duquel le coulisseau peut être alimenté en force. Si aucune pression ou sous-pression n’est appliquée, le ressort charge le coulisseau dans une position définie, appelée position à sûreté intégrée. L’élément de freinage 117 est prévu au niveau de l’actionneur 115. Il comporte un carter 126 avec une chambre 127 dans laquelle un matériau magnéto-rhéologique est logé. Un élément de type piston est relié au coulisseau 125 et est prévu dans la chambre 127, ledit élément se déplaçant à travers le matériau magnéto-rhéologique. L’application d’un champ magnétique par le biais d’un moyen de production de champ magnétique 128 modifie la viscosité du matériau magnéto-rhéologique, permettant ainsi de commander la position du coulisseau 125 réalisé sous la forme d’un élément de sortie en interaction avec l’alimentation en pression ou sous-pression.

Les parties, éléments, composants, pièces et moyens suivants de l’invention sont référencés comme suit sur les dessins annexés : 1 Pompe 2 Carter de pompe 3 Ouverture d’aspiration 4 Ouverture d ’ échappement 5 Roue de pompe 6 Étage de pression 7 Corps d’étanchéité 8 Arbre 9 Disque de courroie 10 Élément de soupape 11 Forme sphérique 12 Canal de passage 13 Tenon 14 Levier 15 Actionneur 16 Élément de sortie, coulisseau 17 Élément de freinage 100 Pompe 115 Actionneur 117 Élément de freinage 120 Carter 121 Membrane 122 Chambre de pression 123 Ressort 124 Raccordement 125 Élément de sortie, coulisseau 126 Carter 127 Chambre 128 Moyen de production d'un champ magnétique

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Pompe (1, 100) dotée d’un carter de pompe (2) avec une ouverture d’aspiration (3) et avec une ouverture d’échappement (4), avec une roue de pompe (5) entraînable disposée dans le carter de pompe (2), à l’aide de laquelle un fluide peut être transporté de l’ouverture d’aspiration (3) jusqu’à l’ouverture d’échappement (4), un élément de soupape (10) étant prévu dans le carter de pompe (2), l’élément de soupape (10) pouvant être réglé par un actionneur (15, 115), pour régler l’écoulement de fluide transporté par la pompe (1, 100), le réglage de l’élément de soupape (10) pouvant être influencé par un élément de freinage magnéto-rhéologique (17, 117) et caractérisée en ce que l’élément de freinage magnéto-rhéologique (17) est relié à l’élément de soupape (10) et agit sur lui.
2. Pompe (1, 100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’actionneur (15, 115) est un actionneur à pression ou sous-pression à l’aide duquel l’élément de soupape (10) peut être réglé.
3. Pompe (1, 100) selon la revendication 2, caractérisée en ce que l’actionneur (15, 115) est une chambre à dépression.
4. Pompe (1, 100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’élément de soupape (10) est disposé de façon à pouvoir être tourné dans le carter de pompe (2).
5. Pompe (1, 100) selon la revendication 4, caractérisée en ce que l’actionneur (15, 115) comporte un élément de sortie (16, 125) pouvant se déplacer pour l’essentiel de façon linéaire et agissant via un mécanisme d’actionnement (14), par exemple notamment un levier, sur l’élément de soupape (10) disposé de façon à pouvoir être tourné dans le carter de pompe (2)·
6. Pompe (1, 100) selon la revendication 5, caractérisée en ce que le mécanisme d’actionnement est un mécanisme de levier.
7. Pompe (1, 100) selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que l’élément de freinage magnéto-rhéologique est relié au mécanisme d’actionnement et agit sur lui.
8. Pompe (T, 100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l’élément de freinage magnéto-rhéologique (117) est relié à l’actionneur (115), notamment à l’élément de sortie de l’actionneur, et agit sur lui.
9. Pompe (1, 100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l’élément de soupape (10) est disposé de façon à pouvoir tourner dans le carter de pompe (2), l’élément de freinage magnéto-rhéologique (17) s’engrenant à lui au niveau d’un côté opposé de l’élément de soupape (10) sous la forme de l’actionneur (15).